關(guān)于MicroCT名詞解釋

時間：2023-10-25 熱度：669

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Micro-CT是一項集成像無創(chuàng)與高分辨于一體的技術(shù)。能對小鼠，大鼠等進(jìn)行全身性的檢查；還可以對選定的關(guān)注區(qū)域進(jìn)行掃描，比如，在小鼠和大鼠中，頭部，脊柱，前腿，后腿等等；還可以對離體樣本材料進(jìn)行掃描，比如小鼠或大鼠的股骨、脛骨、顱骨、牙齒、四肢，以及生物支架材料，電子元件，建筑材料，植物土壤，植物種子，昆蟲等各種需要對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描的材料進(jìn)行掃描，了解Micro-CT常用的名詞，能夠更好的了解Micro-CT的各項指標(biāo)。

CT值

CT值（CT number)是以水的CT值為零，而相對于其他物質(zhì)X線的衰減值。例如，空氣的CT值為 —1000，而骨密質(zhì)的CT值為 +1000,人體除骨密質(zhì)和肺以外，CT值基本在 —100～+100之間。CT值的標(biāo)準(zhǔn)單位是 HU（Hounsfield)。組織密度越大，CT值越高。如果某一組織發(fā)生病變而致密度改變，則會影響到CT值的改變,這對CT診斷有很大價值。

BMC 骨礦含量或骨曠物含量（Bone Mineral Content,BMC）,單位是g

BMD 骨密度或骨礦物質(zhì)密度（Bone Minearl Density,BMD),,3D BMD的單位是mg/cm3

BS 骨表面積（Bone Surface，BS），單位是mm2

BS/BV 骨表面積和骨體積的比值，單位是1/mm

BS/TV 骨表面積和組織體積的比值，單位是1/mm

BV 骨體積（Bone Volunme）,單位是mm3

BV/TV 相對骨體積或骨體積分?jǐn)?shù)，單位是%

Conn.D. 連接密度（Connectivity Density ,Conn.D.），單位是1/mm3

Ct.Ar 皮質(zhì)骨面積（Cortical bone Area,Ct.Ar）,單位是mm^2。

Ct.Th 皮質(zhì)骨厚度(Cortical bone Thickness，Ct.Th)，單位是mm。

DA 各向異性的程度（Degree of Anisotropy,DA）,是ROI平均截距長度橢圓中長徑和短徑的比值。在骨質(zhì)疏松初期，承重骨小梁的DA通常增加，隨骨質(zhì)疏松加劇，DA會減少。

DICOM 醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)（Digital Imaging and Communiacations in Medicine,DICOM）是美國放射學(xué)會（American College of Radiology ,ACR）和國家電子制造商協(xié)會（National Electrical Manufactorers Association ,NEMA）為主制定的用于數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像傳送、顯示與存儲的標(biāo)準(zhǔn)。在DICOM標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)定義了影像及其相關(guān)信息的組成格式和交換方法，利用這個標(biāo)準(zhǔn)，人們可以在影像設(shè)備上建立一個接口來完成影像數(shù)據(jù)的輸入/輸出工作。DICOM標(biāo)準(zhǔn)以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，它能幫助更有效地在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備之間傳輸交換數(shù)字影像，這些設(shè)備不僅包括CT、MR、核醫(yī)學(xué)和超聲檢查，而且還包括CR、膠片數(shù)字化系統(tǒng)、視頻采集系統(tǒng)和HIS/RIS信息管理系統(tǒng)等，該標(biāo)準(zhǔn)1985年產(chǎn)生，目前版本為2003年發(fā)布的DICOM 3.0 2003版本。

Distance Transformation 距離變換（distance transformation）是定量分析骨小梁的方法之一，該方法可以計算樣品中每一個體素與近的骨骼-空氣介面（背景）之間的距離。計算得到的距離可以采用以該體素為中心、距離為半徑的球體來直觀地表示，從圖片上看，該球體恰好

FOV 視野或檢查野（Field of View,FOV）,是CT等成像設(shè)備的重要性能參數(shù)之一，用于衡量成像設(shè)備能夠進(jìn)行成像的空間尺寸。

HA 羥基磷灰石（Hydroxyapatite,HA）,是組成骨骼的主要物質(zhì)。目前，通常在體模內(nèi)置入已知密度的HA，用于校準(zhǔn)CT值。

HU HU （Hounsfield Units）是CT值的單位，以CT的發(fā)明人Godfrey Newbold Hounsfield的名字命名。

MIL 平均截距長度（Mean intercepet Length,MIL）是定量分析骨小梁的方法之一，該方法可以計算測試線在ROI內(nèi)部的截距長度。MIL能夠測定樣品表面積與體積的比率(BS/BV），進(jìn)行估計Tb.N、Tb.Th和Tb.Sp。MIL分布能夠確定MIL橢圓體的方向和各向異樣的程度（Degree of Anisotropy）。該方法的詳細(xì)內(nèi)容參見：Distribution of

membrane thickness determined by lineal analysis。J Microsc。1978；113：27-43

OVX 卵巢摘除（ovariectomy,OVX）,把卵巢摘除的動物（通常是大鼠或小鼠）作為婦女絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的動物模型。

ROI 感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）是使用軟件工具在圖像中定義得到的封閉區(qū)域，該區(qū)域通常具有相似的特性。3D圖像中定義的ROI也稱為VOI（Volume of Interest）.

SMI

結(jié)構(gòu)模型指數(shù)（Structure Model Index，SMI）,定義骨小梁板狀（plate-like）和桿狀（rod-like）程度。發(fā)生骨質(zhì)疏松時，骨小梁從板狀向桿狀轉(zhuǎn)變，SMI數(shù)值增加。

STL

STL 格式初出現(xiàn)于1988年美國3DSYSTEMS公司生產(chǎn)的SLA快速成形機(jī)中，STL就是StereoLithography（立體印刷術(shù))的縮寫，它是將三維模型的表面近似表達(dá)為小三角形平面的組合，非常相似于有限元分析中的三結(jié)點(diǎn)平面單元。

Tb.N

骨小梁數(shù)量（Trabecular Number,Tb.N）,是指給定長度內(nèi)骨組織與非骨組織的交點(diǎn)數(shù)量，單位1/mm。發(fā)生骨質(zhì)疏松時，Tb.N的值減少。

Tb.Pf

骨小梁模式因子（Trabecular Bone Pattern factor,Tb,Pf），衡量骨小梁凸面和凹面的程度，單位1/mm。低Tb.Pf值指示骨小梁由杵狀向板狀變化，發(fā)生骨質(zhì)疏松的Tb.Pf值增加。

Tb.Sp

骨小梁分離度（Trabecular Separation/Spacing,Tb.Sp）,是指骨小梁之間的髓腔平均寬度，單位是mm。Tb.Sp增加，提示骨吸收增加，可能發(fā)生骨質(zhì)疏松。

Tb.Th

骨小梁厚度（Trabecular Thickness,Tb.Th）,是指骨小梁的平均厚度，單位是mm。發(fā)生骨質(zhì)疏松時，Tb.Th值減少。

TRI

三角測量法（triangulation,TRI）是定量分析骨小梁的方法之一，該方法以各種不同形狀和尺寸的三角形表示ROI的表面，然后計算ROI內(nèi)部四面體的體積和三角形的面積。用該方法計算BS/BV比MIL方法更為直接，也可以估算Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp、MIL橢圓體的方向和各向異性的程度，該方法的詳細(xì)內(nèi)容參見瑞士蘇黎世大學(xué)發(fā)表的論文：Direct-Three-Dimensional Morphometric Analysis of Human Cancellous Bone:Microstuural Data from Spine,Femur,IIiac Crest,and Calcaneus. J Bone Miner Res. 1999;14(7):1167-1174。

部分容積效應(yīng)

體素不連續(xù)地顯示一個物體，使物體中的細(xì)節(jié)被平均分配，即體素內(nèi)的細(xì)節(jié)由一個加權(quán)平均值表達(dá)，這種現(xiàn)象被稱為部分容積效應(yīng)(partial volume effect),是CT成像中常見的圖像偽影,使密度差別較大的物體邊緣變模糊。層厚越大,部分容積效應(yīng)就越嚴(yán)重。

插值

插值或內(nèi)插（interpolation）是采用數(shù)學(xué)方法在一抑制函數(shù)的兩端數(shù)值，估計該函數(shù)在兩端之間任一值的方法。CT掃描采集的數(shù)據(jù)是離散的、不連續(xù)的，需要從兩個相鄰的離散值求得其間的函數(shù)值。內(nèi)插的方法有很多種，例如線性內(nèi)插、率過內(nèi)插和優(yōu)化采樣掃描等。

重建

原始掃描數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機(jī)采用特定的算法處理，得到能夠用于診斷的圖像,這種處理方法或過程稱為重建（reconstruction）。圖像重建速度是衡量CT機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。

重建函數(shù)核

重建函數(shù)核（kernel）又稱重建濾波器、濾波函數(shù).CT掃描通常會包含一些必要的參數(shù)，如球管的電壓、電流、層厚等，重建函數(shù)核是其中一個重要內(nèi)容。它是一種算法函數(shù)，決定或影響圖像的分辨率和噪聲等。常見的重建函數(shù)核有高分辨率、標(biāo)準(zhǔn)和軟組織3種模式:高分辨率模式是一種強(qiáng)化邊緣、輪廓的函數(shù)，能夠提高分辨率,但是圖像噪聲也相應(yīng)增加;軟組織模式是一種平滑、柔和的函數(shù)，圖像對比度下降，噪聲減少，密度分辨率提高；標(biāo)準(zhǔn)模式則是沒有任何強(qiáng)化或柔和作用的算法。

重組

重組（reformation）是不涉及原始數(shù)據(jù)處理的一種圖像處理方法，如多平面重組、三維圖像處理等，即，在橫斷面圖像的基礎(chǔ)上，重新組合或構(gòu)建成三維影像。由于使用已形成的橫斷面圖像，因此重組圖像的質(zhì)量與已形成的橫斷面圖像有密切關(guān)系。

窗口

窗口（window）是根據(jù)人眼的視覺特性采用計算機(jī)設(shè)置的不同灰度標(biāo)尺。窗口的設(shè)置包括了全部約4000個CT值范圍，根據(jù)人眼的需要可相應(yīng)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)診斷需要.窗口技術(shù)通常采用窗寬和窗位的設(shè)置來調(diào)節(jié)，窗寬以W(Width）表示,窗位以L（Level）或 C（Center）表示。

定位掃描

定位掃描(Scout View）是用于確定后續(xù)精細(xì)掃描區(qū)域的初掃。

多平面重組

多平面重組（multi—planar reformation,MPR)把體素重新排列，在二維屏幕上顯示任意方向上的斷面。CT采集的一組斷層圖像,通過計算機(jī)處理后形成各向體素間距相同的三維容積數(shù)據(jù)，然后用正交的3個平面（冠狀面、矢狀面和橫斷面）截取三維數(shù)據(jù)，生成3幅二維斷層圖像.操作者用鼠標(biāo)移動3個平面的位置，使3幅圖像隨之產(chǎn)生協(xié)同變化。

分辨率

分辨率包括空間分辨率（spatial resolution)、密度分辨率（density resolution）和時間分辨率（temporal resolution）.空間分辨率是CT機(jī)在高對比度情況下分辨相鄰2個小物體的能力，有每厘米包含線對數(shù)（LP/cm）和毫米線徑（mm)2 種表示方法.空間分辨率應(yīng)該在10%MTF的前提下進(jìn)行比較,目前高檔CT的分辨率在15LP/cm（10%MTF）左右。密度分辨率是CT機(jī)在低對比度情況下分辨相鄰2個小物體的能力，表示方法是某一物體尺寸時密度的百分比濃度差，例如一個3mm的物體，密度分辨率是3%,通常CT密度分辨率范圍是0。25％～0。5%/1.5～3mm。時間分辨率是CT機(jī)在單位時間內(nèi)采集圖像的幀數(shù)，表示動態(tài)掃描能力。在一般情況下，分辨率就是指空間分辨率。

分離

分離(separation)是指將一個完整的三維容積圖像分為幾個部分的過程，與圖像合并（combination)相對。

傅立葉變換

傅立葉變換(Fourier transform）是圖像重建方法的一種，是一種將空間信號轉(zhuǎn)換為頻率信號的數(shù)學(xué)方法，可以將一個空間信號轉(zhuǎn)換為具有不同頻率和幅度的正弦和余弦函數(shù)。

輻射劑量

CT等成像設(shè)備使用過程中，操作人員和受檢動物都需要注意射線防護(hù)。目前,通行的輻射劑量度量方法有以下幾種：l 照射量（exposure）,指直接度量X射線對空氣電離能力的量，表示輻射場強(qiáng)度,從電荷量的角度來反映射線強(qiáng)度。單位是庫侖?千克－1(C?kg－1）或倫琴（R）；l 吸收劑量（absorbed dose)，指每單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)所吸收任何電離輻射的評價能量,從能量角度反映照射量.單位是戈瑞（Gy）或拉德(rad）.l 劑量當(dāng)量（dose equivalent)，即使在吸收劑量相同的情況下,不同輻射類型所產(chǎn)生的生物效應(yīng)的嚴(yán)重性各不相同,為了便于比較,引入劑量當(dāng)量這一概念。它是采用適當(dāng)?shù)男拚蜃訉ξ談┝窟M(jìn)行加權(quán)，使修正后的吸收劑量更能反映輻射對肌體的危害程度。單位是希沃特（Sv）或雷姆（rem）。因此，劑量當(dāng)量（Sv)比吸收劑量(Gy）或照射量(C？kg－1）更能反映CT機(jī)的X射線對人體的危害程度。通常情況下，自然環(huán)境輻射1-10mSv/年,全身CT掃描約10mSv/次，乘坐一次越洋飛機(jī)接受的輻射＜5μSv。

光線跟蹤

在醫(yī)學(xué)圖像顯示過程中，通常采用陰影和光線來加強(qiáng)表現(xiàn)三維圖像中物體的立體感,常見的光線應(yīng)用方法是光線跟蹤法（ray tracing）。

灰階

灰階（gray level/scale)是根據(jù)像素的CT值在圖像上顯示的一段不同亮度的信號，把從白色到黑色之間的灰度分成若干等級，則稱為灰階或灰度級。人眼一般只能識別40級左右連續(xù)的灰階，而組織密度灰階差要大得多.在CT圖像顯示技術(shù)中,常通過窗口技術(shù)對窗寬、窗位進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)視覺的佳范圍。

甲狀旁腺激素

甲狀旁腺激素（parathyroid hormone , PTH）是肽類激素,主要功能是影響體內(nèi)質(zhì)鈣與磷的代謝,作用于骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞，使骨鹽溶解，從骨動員鈣，使血液中鈣離子濃度增高,同時還作用于腸及腎小管，使鈣的吸收增加，從而維持血鈣的穩(wěn)定。若甲狀旁腺分泌功能低下，血鈣濃度降低,出現(xiàn)手足抽搐癥；如果功能亢進(jìn)，則引起骨質(zhì)過度吸收,容易發(fā)生骨折。

矩陣

矩陣（matrix）是像素以二維方式排列的陣列,與重建后圖像的質(zhì)量有關(guān)。在相同大小的采樣野中,矩陣越大像素也就越多，重建后圖像質(zhì)量越高。

卷積

卷積（convolution）是圖像重建運(yùn)算處理的重要步驟。卷積處理通常需要使用濾波函數(shù)來修正圖像，卷積結(jié)束后形成一個新的用于圖像重建的投影數(shù)據(jù)。

配準(zhǔn)

配準(zhǔn)（registration)的過程就是尋求兩幅圖像間一對一映射的過程，即，將兩幅圖像中對應(yīng)于空間同一位置的點(diǎn)聯(lián)系起來。圖像配準(zhǔn)通常是圖像融合（infusion）的前提條件。

容積掃描

由于螺旋CT的速度大大快于非螺旋CT，而且采集的往往是一個器官的掃描數(shù)據(jù) （容積采集區(qū)段）而不是一個層面的數(shù)據(jù),因此這種掃描方法稱為容積掃描（volume scanning）。

容積再現(xiàn)

容積再現(xiàn)（volume rendering， VR)是顯示物體完整三維圖像的方法。與表面再現(xiàn)相比,對計算機(jī)要求較高，但是保留了物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。

軟射線

軟射線能量較低，較易為人體吸收,對人體危害大，而在CT成像中基本沒有作用。硬射線能量比較高,大部分可以直接穿透人體,人體吸收少、危害小，CT成像主要依靠硬X射線。CT機(jī)中的楔形補(bǔ)償器或濾過器，就起到阻擋軟X線、通透硬X線的目的,將球管產(chǎn)生的多能譜X線濾過成均一的硬X線.鎢靶X 射線管發(fā)射的稱為硬射線，相對而言鉬銠等低原子序數(shù)陽極靶材料制成的X 射線管發(fā)射的稱為軟射線，它們發(fā)射的X 射線波長較長、穿透力較弱、衰減系數(shù)較高。

三維可視化

由于人眼的解剖結(jié)構(gòu)限制，人類無法真正直接觀察三維物體，而在顯示器屏幕上看到的三維圖像，都是計算機(jī)模擬三維顯示效果產(chǎn)生的。根據(jù)X、Y、Z軸的直角坐標(biāo)體系,人們能夠在3個坐標(biāo)軸方向上對圖像做任意旋轉(zhuǎn)，借助于軟件處理，能夠看到物體的前、后、頂、底的三維空間投影圖像。這種三維顯示方法，在圖像處理專業(yè)術(shù)語中稱為三維可視化（3D visualization），在醫(yī)學(xué)上稱為三維成像。

算法

算法（algorithm）是針對特定輸入和輸出的一組規(guī)則.算法的主要特征是不能有任何模糊的定義，算法規(guī)則描述的步驟必須是簡單、易操作并且概念明確,而且能夠有計算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

提取

提取（segmentation）是指將圖像中具有特殊涵義的不同區(qū)域區(qū)分開，這些區(qū)域是互不交叉的，每個區(qū)域都滿足特定區(qū)域的一致性。在圖像處理中，分割是選擇感興趣區(qū)的方法之一，通常通過設(shè)定上下閾值、區(qū)域生長、自動邊緣檢測或者定義三維輪廓線(contour）等多種方式來實(shí)現(xiàn)。這種方法有時也被稱為 extraction。

體模

體模（phantom）是在CT等成像設(shè)備中用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)品，CT的體模通常由多個已知不同密度的羥基磷灰石組成。

體素

在CT掃描中，根據(jù)斷層設(shè)置的厚度和矩陣的大小，能被CT掃描的小體積單位稱為體素(voxel）。體素由長、寬、高三要素表示，能任意表示物體的顏色、透明度、密度、強(qiáng)度、形變和時間,與此對應(yīng)的是二維圖像中的像素（pixel)。

偽影

偽影（artifact）是由于設(shè)備或患者造成的、與掃描物體無關(guān)的影像，在圖像中表現(xiàn)的形狀各異，并會影響診斷的準(zhǔn)確性.偽影例如患者移動造成的運(yùn)動偽影、金屬物造成的放射狀偽影、多能譜X線造成的射線硬化偽影、層厚過大引起的部分容積效應(yīng)偽影等。

像素

像素（pixel）是構(gòu)成CT圖像的小單位，與體素相對應(yīng)，體素的大小在CT圖像上的表現(xiàn)，即為像素。

信噪比

信噪比（signal/noise ratio，SNR）即信號和噪聲的比值。任何一種信號中都會包含噪聲,但信號和噪聲之間的比值不同。在實(shí)際應(yīng)用中，該比值越大，噪聲的含量就越小，信息傳遞的質(zhì)量就越高。

噪聲

在CT中，噪聲（noise）是一均勻物質(zhì)掃描圖像中各點(diǎn)之間CT值的隨機(jī)波動，也可看作是圖像矩陣中像素值由于各種原因引起的誤差。

大密度投影

投影是把三維信息壓縮到二維的常用方法.大密度投影（maximum intensity projection,MIP）將三維數(shù)據(jù)向任意方向進(jìn)行投影，假想有許多投影線，取投影線經(jīng)過的所有體素中大的一個體素值，作為投影結(jié)果圖像的像素值.在投影線上取小值，就成為小密度投影。前者多用于顯示高密度影，如血管造影，后者多顯示低密度影，如氣道。

本期Micro-CT常用的名詞解釋就到這里啦，希望能對科研工作者了解Micro-CT有幫助。