管道灌注及其灌注材料的研究已有一百多年历史[1]。现有的灌注材料研究绝大部分是应用于管道铸型、示踪和X线摄影；随着多排螺旋CT和显微CT的兴起和广泛使用，可获得标本的整体数据集，并可利用数据进行标本的三维重建[2]；相应标本内的管道使用填充剂灌注后还可获得其三维图像。目前关于此类既适用于解剖学观察又可应用于CT三维重建的填充剂研究较少[3，4]。氧化铅(lead oxide，LO)是至今皮瓣研究领域应用最多、效果最好的X线填充剂。羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose,CMC)在制药和其他工业中广泛应用。本实验试图从灌注材料均匀性研究出发，探究LO与塑料、牙托粉、有机玻璃单体及CMC为载体材料配合在骨骼肌标本或尸体标本CT成像中的CT值分布特征，寻求一种最佳的氧化铅载体材料。

1 材料和方法

1.1 实验材料和工具

聚六乙烯 (市场购买)；乙酸乙酯，氧化铅(Pb3O4,天津市密欧试剂开发中心,AR级);Ⅱ型牙托粉、牙托水(上海市珊瑚化工厂); 羧甲基纤维素(河南)；甲基丙烯酸甲酯， 偶氮二异丁晴，分析天平，CT机(GE公司Prospeed SysCT)。

1.2 实验方法

将20%塑料、1∶1(g/mL)牙托水和1%过氧化苯甲酰有机玻璃单体[5]各100 mL分别与5 g、10 g、15 g、20 g、25 g、30 g氧化铅配制后，做成10 mL医用注射器铸件；10%CMC 100 mL与5g、10g、15g、20g 4种氧化铅配比。铸件直立静置1周稳定后编号以备扫描(表1)。

载体材料(100 mL)LO(g)5 10 15 20 25 30塑料1A1B1C1D1E1F牙托水2A2B2C2D2E2F有机玻璃单体3A3B3C3D3E3FCMC4A4B4C4D

1.3 铸件内氧化铅分布均匀性测定

CT机扫描前校正，铸件置于扫描中心位，条件：120 kV，400 mA, 扫描时间3.0 s，重建矩阵340×340，层厚3 mm，无间距连续横断面扫描，窗位35～40、窗宽400。获取CT图片181张。利用软件，取得铸件内随机至少6张图片中心区直径约10 mm大小圆形内兴趣区的像素平均CT值(大于100个像素)，以此至少6个像素平均CT值，计算得到此铸件整体的CT值作为变异系数。公式如下：VCn= SD/MCT ×100%(n>6)；VC= CT值变异系数；SD= 像素平均CT值的标准差；MCT=像素平均CT值的均数。VC数值越小，表明铸件内各点之间氧化铅分布浓度差异越小，即LO分布越均匀。

1.4 铸件材料CT值分布与像素比例特点分析

用GEHC MicroViewer软件获得CT值分布曲线。

1.5 CT比较材料均匀性 扫描CT片调整窗位、窗宽后肉眼观察LO分布的差异。

2 结果

2.1 各铸件材料的CT均值及变异系数

2.1.1 各铸件材料的CT均值：各种材料除单体外所有CT值均随LO增加而上升并很快速地达到近4 000 HU。单体则处于一近水平的平衡状态，约131 HU～189 HU之间(图1)。

图1 各铸件材料CT均值分布直方图 1A～1F为塑料材料，2A～2F为牙托水材料，3A～3F为单体材料，4A～4D为CMC/LO材料Fig.1 The distributions of CT average value in all casts 1A～1F: plastic material,2A～2F: dental base acrylic resin liquid,3A～3F: organic glass,4A～4D:CMC/LO material

2.1.2 各载体材料与氧化铅配比铸件扫描CT值变异系数(表2)：4种载体材料氧化铅配比铸件CT值变异系数均随氧化铅浓度增加而减低，即材料的均匀性加大；其中以CMC材料为载体的铸件下降最快。其次为塑料，但其CT值达高位(均值3 885 HU)，VC仍有2%左右。比较VC与材料的关系(图2)，CT值在高位(约3 800以上)，CMC/LO材料具备最低的VC值，只有0.1%，约为塑料的1/20。从材料VC总平均系数来比较，CMC与塑料、牙托水都有统计学意义(P<0.05)，说明CMC/LO材料均匀性最好。

2.2 各铸件材料CT值分布与像素比例

2.2.1 铸件材料CT值分布与像素比例特点(图3)：塑料材料的CT灰阶值分布呈锯齿状(1D),跨幅较宽，无法获得一恰当的材料CT值梯形转化函数。牙托水材料中间部分区有至少一个的大曲折(2D)。单体显然亦不服从高斯分布，而呈三角形(3D)。CMCC/LO材料有一尖峰，两侧大致对称，接近高斯分布(4D)；计算可获得一恰当的材料CT值梯形转化函数，即可用于作为一种像素分类识别材料。

2.2.2 CT片比较材料均匀性，以氧化铅塑料材料与CMC/LO材料为例显示两者在LO均匀分布上差别明显(图4)。

图2 四种载体材料内LO浓度变化与VC关系(CMC/LO材料VC最低，其他VC均大于3%以上)Fig.2 The relationship of VC and lead oxide density in four kinds of carrier materials The VC in CMC/LO material is lowest, others exceed 3%

图3 4种材料CT值分布与像素比例关系图 塑料材料的CT灰阶值分布呈锯齿状(1D)；牙托水材料则中间有一大降波(2D)；单体材料近似三角形(3D)；而CMCC/LO材料接近高斯分布(4D)Fig.3 The proportion graphs of CT value distribution and corresponding pixel The distribution of CT gray-scale values in plastic material present serration (1D),that in dental base acrylic resin powder reveals a decent (2D), that in organic glass is similar to triangle(3D),and that in CMCC/LO material is approximately Gaussian profile(4D)

文章来源：《材料研究学报》 网址: http://www.clyjxbzz.cn/qikandaodu/2021/0720/1539.html