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一、        背景简述

MicroCT是一种结合了影像学检查无创性和组织学检测高分辨率特点的技术，由于骨骼与其它身体组织在X射线衰减性能方面有相对明显差别，因此Micro CT特别适合骨骼成像，骨骼参数的研究也是MicroCT的重要应用领域之一。

在前面的文章里，我们分享了Micro CT在骨分析中的一些案例，今天再和大家介绍一下Micro CT中的骨分析参数。

二、        骨分析参数解读

骨由骨质、骨膜、骨的血管、淋巴管和神经构成。在Micro CT中，可对骨质部分进行深入的形态学分析和研究。骨质分密质和松质：骨密质配布于骨的表面，也称皮质骨；骨松质由骨小梁排列而成，配布于骨的内部，骨小梁的排列与骨所承受的压力和张力的方向一致，因而能承受较大的重量。骨腔和松质间隙内充填有骨sui。[1]

借助影像处理软件，可在Micro CT的扫描成像图上选择感兴趣区域（region of interest，ROI）做阈值分割等操作，可以将皮质骨和松质骨进行分割，分别提取到不同组织区域，从而对皮质骨和松质骨（骨小梁）的各种形态学特性进行研究和分析，得到表征骨骼生长和发育水平的参数（见表1）。

在通常情况下，当比较对象感兴趣区域骨组织（TV）相同时，BV和骨体积分数BV/TV都能反映骨量多少；骨表面积骨体积比值(BS/BV)和骨表面积组织体积比值(BS/TV)，可以间接反映骨量多少；骨体及分数(BV/TV)是皮质骨和松质骨骨量评价常用指标，对于髓腔内松质骨而言，该比值能够反应不同样本骨小梁骨量的多少，该值说明骨合成代谢大于分解代谢，骨量增加，反之亦然，从而能够间接反应骨代谢状况。在评价长骨中段皮质骨骨量和骨代谢状况方面具有同样的价值。

进一步的，借助主要成分为羟基磷灰石的体模，可以根据体模在Micro CT中的成像灰度值，来计算和分析皮质骨/松质骨的组织骨密度（TMD，Tissue Mineral Density）或骨矿物质密度（BMD，Bone Mineral Density）。因骨组织总矿物质含量和矿化程度因解剖部位、生长状态、性别及年龄等因素存在较大差异，对于骨骼研究有重要价值，Micro CT不仅可以迅速地获得样本的BMD，而且不会破坏骨组织标本结构，这与传统评价矿化程度的方法（如定量显微成像术、散射电子显微镜及灰份含量）相比，具有显著优越性[2]。 

2.1         骨小梁分析及结构参数

骨小梁是皮质骨在松质骨内的延伸部分，即骨小梁与皮质骨相连接，在骨sui腔中呈不规则立体网状结构，如丝瓜络样或海绵状，起支持造血组织的作用。骨小梁连接而成的多孔网架结构，按应力曲线规律性排列，具有非均匀的各向异性，这种排列能增加骨强度，可以说，骨小梁的骨质量与其微结构密切相关[3]。因此，对于骨小梁的微结构分析在骨分析中是非常重要的。Micro CT可对骨小梁微结构进行无损3D成像，展示骨小梁的微结构，使得对于骨小梁微结构的拓扑学分析成为可能。

从骨小梁的微结构可计算得到骨小梁数（Tb.N）、骨小梁厚度（Tb.Th）和骨小梁分离度（Tb.Sp），这些是评价骨小梁空间形态结构的主要指标。在骨分解代谢大于骨合成代谢时情况下，比如发生骨质疏松时，Tb.N和Tb.Th数值减少；Tb.Sp数值增加。（注：进一步的，这些参数分析可推广到多孔材料的研究，Tb.Th和Tb.Sp数值可理解为孔壁厚度和孔隙率。）

骨小梁模式因子（Tb.Pf）、各向异性程度（degree of anisotropy，DA）和骨小梁连接密度（Conn.D）也是表现骨质状态的重要参数。

比如1）骨小梁模式因子（Tb.Pf）用于形容骨小梁表面凹凸程度，其与结构模式指数（SMI），是描述小梁结构组成结构中板层结构和杆状结构比例的参数。如果结构中骨小梁主要为板层结构，那么SMI接近于0；反之，如果主要是杆状骨小梁，SMI则接近3。发生骨质疏松时，骨小梁从板状向杆状转变，该值增大。2）各向异性程度（DA）用于评价骨小梁的方向性和对称性，指椭圆体截距长度平均值（MIL）中长径和短径的比值，该比值越大说明各向异性程度越大。在骨质疏松早期，承重骨小梁DA值通常增加，随着骨质疏松加剧，DA会减小。3）骨小梁连接密度（Conn.D）表示每立方毫米体积中骨小梁网状结构之间的连接数量。

在Micro CT的扫描成像结果中，对这些参数进行分析，便可对骨小梁的强度和骨质量进行研究。

图1、平生公司NEMO®Micro CT扫描下的骨小梁对比（上：正常大鼠股骨骨小梁；下：骨质疏松大鼠股骨骨小梁）

 2.2         皮质骨分析及相关参数

相对于骨小梁而言，对于皮质骨的研究较少。但有研究表明，在发生骨质疏松的时候，皮质骨会承担更多的强度负荷，皮质骨本身的内在性质及孔隙度影响着骨强度的变化。应力作用下，骨皮质变化晚于骨小梁，起初皮质骨宽度增加，厚度变薄且分层，进而疏松化，Z终可呈细线状，相应的骨密度检测也证实了这一点。因此，皮质骨的参数分析也有利于全面地了解骨生长和骨疾病中的情况。

图2、平生公司的NEMO® Micro CT扫描下的皮质骨对比（左图紫色部分：正常大鼠股骨皮质骨；右图紫色部分：骨质疏松大鼠股骨皮质骨） 

除了通用的参数计算外，皮质骨分析中还可以获得如下指标：皮质骨总面积（Tt.Ar）、皮质骨面积（Ct.Ar）、皮质骨厚度（Ct.Th）和骨sui腔面积（Ma.Ar）。皮质骨总面积（Tt.Ar）的增大表示骨形成的增加；皮质骨面积（Ct.Ar）能综合反映内外骨表面的变化；骨sui腔面积（Ma.Ar）能反映骨内膜骨吸收的情况[4]。

三、总结

在骨组织研究领域，Micro CT可以很好地研究骨结构和骨密度的数量性指标及微细改变，可指导组织工程、基因工程等科学研究，已逐渐发展为可加强甚至代替组织学分析的一种成熟的技术，Micro CT在各学科的广泛应用拥有广阔的市场前景，也将为各学科的研究带来新的发展机遇。

注：

[1].    王云钊等.骨关节影像学（第2版）.科学出版社,2010.7

[2].    魏占英,章振林. Micro-CT在骨代谢研究中骨微结构指标的解读及应用价值.中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志[J], 2018(2): 200-205;

[3].    裴葆青;王田苗;王军强. 松质骨微观骨小梁结构的生物力学综合分析. 北京航空航天大学学报[J], 2008(02): 215-218.

[4].    骨形态计量学目前应用专家共识. ZG骨质疏松杂志. 2014, 20(9): 1031-1038.

      柔性电流探头，即罗氏线圈。它是一种交流电流传感器，由一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈和积分器构成，输出信号是电流对时间的微分，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。

电流互感器，CT即：current transformer ，电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)。它是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，由闭合的铁心和绕组组成。

      二、共同点和区别

      1、共同点：

      ①测量范围广，安全系数高，都可以测交流电流。

      ②安装方便，可定制。

      ③广泛应用于研发实验室、高校、电网监控、工业检测、生产线等。

      2、区别：

     ①柔性电流探头只可以测试交流电流或者脉冲直流电流。

     ②柔性电流探头操作更方便灵活，采用的是插拔式。

     ③柔性电流探头广泛应用于高频电流、持续大电流测量领域。

     ④柔性电流探头基本不会烧坏，不会带高压电。

⑤电流互感器精度更高，抗干扰能力强。

三、选型

1、持续直流电流测量，选择电流互感器。

2、有高频交流信号（数百kHz）或者脉冲直流信号（微秒级），选择柔性电流探头更好。

3、测试环境如果是有特殊要求（比如狭窄空间），电流互感器不能满足的时候，可以考虑柔性电流探头。

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前言

玉米是一种重要的能量来源，也是很重要的膳食主食之一。从发达国家的特色食品到不发达国家的主食，它以不同的形式用于人类消费。玉米主要是通过干法碾磨加工成玉米粉，包括脱胚（去胚和果皮）后碾磨成不同粒径的玉米粉。玉米籽粒中存在两种胚乳，角质胚乳和粉质胚乳。角质胚乳较硬，密度较高，位于籽粒外部，而粉质胚乳较软，密度较低，位于籽粒中间。由于粉质胚乳的淀粉颗粒不太紧密，所以存在许多颗粒间的空隙。这些在角质胚乳中不存在。此外，玉米籽粒中存在裂缝，主要是由于脱水，胚乳崩塌，留下相对较大的空气空间。由此可见，玉米籽粒中存在的胚乳类型的微观结构是不同的。

 与较软的玉米相比，硬玉米籽粒具有更好的碾磨品质（导致更高的碾磨产量）。角质胚乳和粉质胚乳的比率、胚乳中裂缝的大小，数目都影响着玉米的品质。

结尾

显微CT（Micro-CT）是一种非破坏性的技术，它使用X射线来研究生物体的内部解剖和形态。Micro-CT 是一种新兴的植物种子科学技术，因为它能够评估高精度的种子结构（胚、胚乳、种皮等）和质量（如裂缝、虫害、缺陷等）。种子外观不反映种子的质量。种子外观可能是完整的，但内部有破坏、裂缝，异常胚等。使用Micro-ct可以提供更多种子质量的信息、不同性状的品种特性鉴定等。

前言

Micro CT是一种结合了影像学检查无创性和组织学检测高分辨率特点的技术，由于骨骼与其它身体组织在X射线衰减性能方面有相对明显差别，因此Micro CT特别适合骨骼成像，骨骼参数的研究也是Micro CT的重要应用领域之一。在骨组织研究领域，Micro CT可以很好地研究骨结构和骨密度的数量性指标及微细改变，可指导组织工程、基因工程等科学研究，已逐渐发展为可加强甚至代替组织学分析的一种成熟的技术，Micro CT在各学科的广泛应用拥有广阔的市场前景，也将为各学科的研究带来新的发展机遇。

今天小编整理了个案例来列举，在常规的骨研究中，我们可以取得哪些影像图片以及可做的数据分析内容：案例，小鼠股骨骨分析

结尾：

目前，在骨组织研究领域，Micro CT可以很好地研究骨结构和骨密度的数量性指标及微细改变，对肿瘤和骨转移进行监测。结合有限元分析方法，还可以反映组织的力学特性变化，指导组织工程、转基因工程等领域的研究，比如评价自体骨及组织重建时压力和拉力状态，研究组织材料的生物机械性能；仿生材料支架的孔隙率、强度研究等。Micro CT已逐渐发展为可加强甚至代替组织学分析的一种成熟的技术，相信今后在骨组织研究领域还将有更深入的应用。平生科技愿与您同行，共同开拓更广阔的应用领域！