空間分辨率達到１～１０ μｍ的醫學ＣＴ稱為顯微ＣＴ（ｍｉｃｒｏＣＴ），與之對應的是肉眼分辨水平的ＣＴ，稱為宏觀ＣＴ。細胞直徑平均為１０～５０ μｍ，而細胞器約為０.２～１ μｍ。所以，ｍｉｃｒｏＣＴ是“能看見組織和細胞圖像的ＣＴ”。由于普通ＣＴ無法滿足科學研究對分辨率的苛刻要求，學術界開始研發ｍｉｃｒｏＣＴ。其主要構造由六部分組成（圖１）。ｍｉｃｒｏＣＴ與普通ＣＴ不同之處是采用微焦點線球管。采用錐形線束代替扇形Ｘ線束，不僅能夠獲得真正各向同性的容積圖像，空間分辨率達１～１０ μｍ，而且在采集相同三維圖像時速度遠遠高于普通ＣＴ。ｍｉｃｒｏＣＴ能夠在不破壞樣品的情況下，對骨骼、牙齒、活體小動物和生物材料等進行高分辨率Ｘ線成像，利用強大的圖像處理軟件，可以觀察任意研究區，分割或合并多個三維圖像，定量計算樣品內部選定區域的體積、面積、空隙率、連接密度、結構模型指數、各向異性度等。根據已知密度的標準品（體模），還可以得到樣品的密度值（如ＢＭＤ），分析物質的種類、組成、強度和完整性等參數，并進行三維有限元分析。在骨組織研究領域，ｍｉｃｒｏＣＴ可以很好地研究骨結構和骨密度的數量性指標及微細改變，結合有限元分析方法能夠反映力學特性變化，并可指導組織工程、轉基因、血管顯影技術及主要臟器疾病的研究。

Ｘ線束焦點直徑５μｍ；磷酸感應屏：感光單元尺寸４８ μｍ；ＣＣＤ：２０４８ ×２０４８ ×１４ｂｉｔ；雙信息處理器：帶形態和三維有限元分析系統；監控器：圖像矩陣５１２ ×５１２至２０４８ ×２０４８。

ｍｉｃｒｏＣＴ在口腔種植領域研究中也顯示了很好的應用前景，主要應用于骨組織的研究，現就ｍｉｃｒｏＣＴ在口腔種植領域的最新應用介紹如下。

Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ等首次報道ＣＴ的臨床應用，醫學ＣＴ由原始的第一代ＣＴ發展到第五代高速電子束掃描ＣＴ。目前臨床上使用的多為螺旋ＣＴ，其缺點是費用較高、放射量較大。螺旋ＣＴ的掃描層厚最小單位為１ｍｍ，三維重建圖像精確，但只能顯示頜骨的立體表面形態，無法顯示頜骨的內部特征，而且存在金屬偽影影響影像質量。

ｍｉｃｒｏＣＴ掃描除螺旋ＣＴ三維重建技術的優點外，最大特點是掃描辨析率能達１４ μｍ，可以清楚地顯示頜骨的細微解剖結構。在此基礎上可同時進行頜骨矢狀面、冠狀面、水平面的多層面掃描，最高為３２０層。排除了人為因素干擾，減少了診斷誤差，為種植術前頜骨質量的檢查、測量、種植修復的設計、模型分析等方面提供更直接、更準確的信息。ｍｉｃｒｏＣＴ三維重建技術通過數字減影技術，可進行多角度觀察，如旋轉、正面觀、側面觀、上面觀、底面觀等，還可以改變Ｘ線的投照角度進行三維圖像切割，使三維圖像顯示更佳。

Ｓｕｏｍａｌａｉｎｅｎ等對一牙科診所６個月獲取１９８幅三維ｍｉｃｒｏＣＴ圖像進行分析，將ｍｉｃｒｏＣＴ圖像有效信息與曲面斷層片和口內Ｘ線片進行對比。其中４９％ｍｉｃｒｏＣＴ圖像用于種植體定位，３例由于根管充填、倒充填或金屬材料的影響形成偽影而未獲得所需的信息。其與傳統的影像學技術相比，可以補充更多的影像信息。

１.ｍｉｃｒｏ ＣＴ 技術可行性：Ｂｕｔｚ 等應用ｍｉｃｒｏ ＣＴ 對種植體的骨結合進行三維分析。經酸蝕無螺紋的圓柱狀種植體植入大鼠右側股骨，兩周后ｍｉｃｒｏ ＣＴ 和組織學對比分析，在骨皮質（r ＝０.６５，P ＜０.０５）和距離種植體２４ ～２４０ μｍ 的骨松質（r ＝０.９２，P ＜０.０５），兩者具有顯著的相關性。在距離種植體０ ～２４ μｍ 的骨松質，兩者沒有顯著的相關性。結果顯示ｍｉｃｒｏ ＣＴ 快速無破壞性，對種植體骨結合進行三維分析具有可行性。但需要進一步的研究影響鄰近種植體骨測量的金屬偽影。我院金光春教授對骨結合的三維成像有相關研究（圖２）。

２.聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）的研制：有研究表明，表面鈦涂層的ＰＭＭＡ 種植體可以克服金屬偽影給種植體骨結合等研究帶來的影響。Ｓｈａｌａｂｉ 等應用ｍｉｃｒｏ ＣＴ 和組織學觀察對ＰＭＭＡ 周圍骨組織行為進行研究，４００ ～５００ ｎｍ 鈦涂層螺旋狀ＰＭＭＡ 植入羊的左右側脛骨，１２ 周后進行ｍｉｃｒｏ ＣＴ 分析、光學ｍｉｃｒｏ 鏡和Ｘ 線微量分析，結果顯示骨組織與種植體鈦涂層很好地結合。組織學觀察發現，種植體被機體所耐受沒有非典型的組織反應。ＰＭＭＡ 消除了ｍｉｃｒｏ ＣＴ 圖像鄰近種植體處的金屬偽影。

３.同步輻射ｍｉｃｒｏ ＣＴ 的應用：同步輻射ｍｉｃｒｏ ＣＴ（ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ）由同步加速器獲取高光子通量單色光代替傳統ｍｉｃｒｏ ＣＴ 的標準Ｘ 線而建立的一種新影像學技術。區別于傳統ｍｉｃｒｏ ＣＴ 的優點包括：應用單色光避免了非單色光成像時所形成的偽影，高光子通量可在短時間內獲取高信噪比、高空間分辨率的圖像，使用平行光束有利于進行圖像重建 。至今除ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ 外沒有其他的技術可以通過三維對骨礦物密度進行定量檢測。去除金屬偽影干擾的優點，ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ可更好地應用于骨結合研究。Ｂｅｒｎｈａｒｄｔ 等 將傳統ｍｉｃｒｏ ＣＴ 與ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ 對Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ 種植體骨結合的分析進行對比，只有ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ 與組織學結果相符。傳統的ｍｉｃｒｏ ＣＴ 由于金屬偽影的影響，影響距離種植表面直至２００ μｍ 的成像效果。另有Ｊｕｎｇ 等探討應用ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ 作為一種新的評價骨結合方法的可行性。實驗選取新西蘭大白兔，脛骨植入帶螺紋的鈦種植體，獲得的組織切片未經脫鈣，應用ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ、ｍｉｃｒｏ ＣＴ 和傳統的牙科Ｘ 線系統進行影像學分析，ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ 對愈合階段的骨結合情況比其他的影像學手段提供更為詳細的信息。

Ｃｈａｐｐａｒｄ 等 對傳統的ｍｉｃｒｏ ＣＴ 與ＳＲｍｉｃｒｏ ＣＴ 對人股骨頭骨小梁的微結構評價進行對比。雖然系統不同，但兩者具有高相關性，兩者的區別并不影響研究組之間的辨別結果。０.２３ 和０.４５ 轉速時ｍｉｃｒｏ ＣＴ 提供準確的人脫脂骨三維圖像，０.９ 轉速時無法進行準確的骨微結構分析。

１.ｍｉｃｒｏＣＴ技術的可行性：Ｒｅｂａｕｄｉ等通過實驗證明了應用ｍｉｃｒｏＣＴ對種植體周圍骨組織研究的可行性。以含鈦螺旋種植體的活體組織為研究對象，以骨體積、骨面積、骨小梁厚度、骨小梁分離度、骨連接密度，以及上頜骨與植入體的附著關系作為參數，所有測量結果與標準的不脫鈣的組織形態學測量結果相似。ＶａｎＯｏｓｓｔｅｒｗｙｃｋ等選用羊為實驗動物，對比分析種植體周圍骨組織結構，結果ｍｉｃｒｏＣＴ與組織學分析相似，鄰近種植體的結合表面也未形成嚴重偽影。金光春教授應用ｍｉｃｒｏＣＴ對骨微觀結構的描述與Ｘ線片形成鮮明的對比（圖２～４）。

２.ｍｉｃｒｏＣＴ技術的應用：ｍｉｃｒｏＣＴ分辨率達微米級可以完成更為精細的病理學診斷。老年患者普遍存在低蛋白攝入量的問題，影響骨結合并減緩骨折的愈合。Ｄａｙｅｒ等選取雌性小鼠，低蛋白和高蛋白飲食組作對照，鈦種植體植入脛骨，標本通過ｍｉｃｒｏＣＴ組織形態測量評價骨結合和種植體周圍骨小梁的微結構。結論是低蛋白攝入量影響骨結合并改變種植體周圍骨組織微結構。Ａｋｃａ等應用切除卵巢小鼠研究不同生物學生理刺激作用下種植體周圍骨組織的微形態結構。結果顯示不同刺激作用下骨小梁厚度、骨小梁分離度沒有統計學意義，但骨小梁的數量差異有統計學意義。Ｇａｂｅｔ等在甲狀旁腺素１～３４增加低密度骨小梁中種植體穩定性研究中，通過ｍｉｃｒｏＣＴ對種植體周圍骨測量，主要參數包括骨小梁體積密度（ＢＶ／ＴＶ）、骨小梁厚度（Ｔｂ．Ｔｈ）、骨小梁數量（Ｔｂ．Ｎ）、連接密度（Ｃｏｎｎ．Ｄ）。相同的標本進行拔出式生物力學測驗，結果證明骨組織微結構參數與生物力學參數具有顯著相關性，ｍｉｃｒｏＣＴ對骨組織微結構的研究對生物力學能力有指導意義。Ｗｉｓｋｏｔｔ等使用控制式加荷方式對骨內種植體進行持續加力，用ｍｉｃｒｏＣＴ分析顯示骨內種植體骨皮質反應分兩個階段：首先生成的是多孔薄層的骨皮質，接著形成大量密質骨，種植體周圍只形成大量的密質骨。為了證明具有骨誘導表面特性和骨誘導支架的種植體系統具有引導牙槽骨垂直生長的能力，Ｆｒｅｉｌｉｃｈ等進行了相關研究。結果ｍｉｃｒｏＣＴ測量含ＤＢＭ與不含ＤＢＭ支架組的牙槽骨垂直生長量分別為（２.１ ±０.９）ｍｍ和（０.８ ±０.９）ｍｍ（P＝０.００８），含ＤＢＭ組組織學測量為（２.４ ±０.６）ｍｍ。可見，ｍｉｃｒｏＣＴ測量結果與組織學相似。

Ｌｉｍａ等應用ｍｉｃｒｏＣＴ研究鈦種植體的內部結構特征，計算種植體參數，主要包括：材料體積和總體積比，材料表面和材料體積比，涂層厚度，涂層分離度，最優化的各向異性程度等。結果證明應用ｍｉｃｒｏＣＴ分析這種微結構是可行的。

１.三維形態測量數據：骨的力學行為是骨結合獲得與保持的一個關鍵因素。Ｆａｎｕｓｃｕ等利用ｍｉｃｒｏＣＴ三維形態學分析尸體標本上下頜骨的骨小梁微結構，取適當吸收的牙齒缺失的人上下頜骨。ｍｉｃｒｏＣＴ三維形態學分析獲取上下頜骨前部結構值域范圍：骨密度（０.１２～０.２９１），骨小梁厚度（０.１２～０.１６ｍｍ），骨小梁分離度（０.４６～０.８２ｍｍ）。研究認為了解骨小梁的力學性能可以為種植的診斷、設計、手術技術等提供更多的信息。

２.三維有限元模型（ＦＥＭ）：以ｍｉｃｒｏＣＴ為基礎建立的ＦＥＭ可以作為一種生物力學分析工具定量天然骨和組織工程骨的應力應變。有限元分析法（ＦＥＡＭ）是一種理論力學的分析計算方法，建立能夠真實再現實體狀態的幾何模型是決定其研究結論是否具有科學性和實用價值的關鍵所在。由于ｍｉｃｒｏＣＴ可獲取種植體周圍的骨小梁完整的數據，可以建立種植體系統的ＦＥＭ，在骨小梁水平研究骨界面機械應力的傳遞。

李湘霞等模擬單個下頜磨牙缺失的種植修復，分析不同下頜骨形態對種植體唱骨界面應力分布的影響。方法采用三維有限元法，根據下頜骨測量資料建立不同頜骨截面形態的種植修復模型并進行分析。結果不論垂直載荷或斜向載荷，不同頜骨形態模型骨界面應力分布規律及應力值差異均無顯著性。其中Ｖｏｎ唱Ｍｉｓｅｓ應力最大差異為６.４％，壓應力最大差異為２.８％，拉應力最大差異為６.２％。結論是在有限元研究中將下頜骨形態簡化為規則形態是合理的。

Ｃａｔｔａｎｅｏ等通過ｍｉｃｒｏＣＴ獲取圖像建立三維ＦＥＭ描述口腔正畸用種植體周圍的應力和應變，并且評價應變與組織形態學測量參數觀測的生物學反應之間的關系。在４只成年獼猴第二前磨牙和第一磨牙植入共１６枚種植體，１７周愈合后，彈簧加力１６周，處死后取含種植體和周圍骨組織的組織塊，ｍｉｃｒｏＣＴ掃描后每個樣本單獨建立ＦＥＭ后，組織形態測量分析。有限元分析種植體周圍牙槽骨的應力和應變因樣本不同呈多樣性。個體差異對于模系統力學性能和負載傳遞有重要的影響。

骨與種植體結合處負載的傳遞是全面分析負載的關鍵要素，對種植體的成敗起決定性作用，而應力分布取決于三維ＦＥＭ的建立，其中模型的幾何學、材料性能、邊界條件、骨結合表面、更為準確的數字成像技術可以建立更接近真實的骨幾何形態，材料的非均質性也應該考慮。而ｍｉｃｒｏＣＴ以其精確的成像技術能更好地建立三維ＦＥＭ，進行力學分析對種植體的設計起指導作用。

ｍｉｃｒｏＣＴ以快速、高分辨率、建立精確的三維ＦＥＭ的成像，無破壞性對新鮮或修復組織進行組織形態學和生物力學研究。ｍｉｃｒｏＣＴ在國內外口腔種植的應用尚處于起步階段，有廣闊的應用前景。

來源于齒道

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