同步加速器微CT高通量皮质骨样品采购和分析的剖面、科林和图像处理指南

我们采用了地质（科灵）采样方案，从人类粪便的前部获取均匀大小的皮质骨标本，用于SRμCT实验。这种方法具有极小的破坏性、有效性，可产生圆柱形标本，最大限度地减少不规则样本形状的成像伪影物，并改进微结构可视化和分析。

与同步加速器显微计算机断层扫描的骨标本采购相关的可用数据仍然很少。我们的综合教程提供了一种简单明了、破坏性最小且具有成本效益的方法。采购尺寸一致且呈圆柱形的骨骼标本对于确保所得数据集具有最高质量且结果适用至关重要。

本手稿中描述的技术适用于取芯岩石、化石或任何坚硬的材料。我们用这些来收集大小均匀的岩石核心和单晶，用于高压实验，以探索地壳和上地幔的流变学。新手取芯者可能会发现骨骼标本形成圆锥形。

这可以通过留出足够的时间让骨粉从钻头中冲走并减慢取芯速度来解决。缺乏演示同步加速器显微计算机断层扫描的骨标本采购的教学文本和视频，并且是逻辑分析。我们的分步骨骼准备教程有助于填补这一空白。

将 75 x 25 毫米的玻璃显微镜载玻片放在高达 140 摄氏度的热板上，并在载玻片中心熔化大量的热环氧树脂。将骨块的下部压入显微镜载玻片上的热环氧树脂中，骨的长度垂直于载玻片。来回移动样品，以覆盖骨头的底面并确保牢固粘附。

让镶样的试样在热板上静置约 5 分钟，让热环氧树脂吸入孔隙和裂缝，确保载玻片上的环氧树脂没有气泡。如果存在气泡，请来回移动样品以去除它们。使用钝镊子从热板上取下带有镶样标本的载玻片，使其在室温下冷却约 10 分钟，然后用剃须刀片去除载玻片边缘的任何环氧树脂，以确保卡盘充分夹住载玻片。

将载玻片与粘附的样品连接到载玻片卡盘上，并将卡盘安装在慢速切片锯的旋转臂上，将其定位为可以垂直于其长度切割骨的横截面。调整旋转臂，确保刀片接触并横切样品。在切割臂的远侧添加砝码以抵消切割臂的重量，并将蒸馏水和切削液添加到液体容器中。

紧紧固定金刚石晶片刀片，并确保液位浸没刀片的切割部分。将速度设置为 200 RPM，然后慢慢将样品降低到刀片上。锯开始切片后，确保刀片和卡盘没有晃动或弹跳。

如果是，请立即停止锯并拧紧刀片或卡盘臂组件。如果卡盘积极上下移动，请添加更多配重。第一个较厚的部分是废料切割，它将提供一个与每个额外切割平行的明确表面。

在最初的废料切割后，抬起旋转臂，并使用定位拨盘将卡盘向刀片移动 5 毫米。切片完成后，将载玻片和镶样的样品放在热板上，以熔化热环氧树脂。使用前面描述的热环氧树脂粘合技术将 5 毫米的骨头部分安装到浅铝锡的底部。

将锡放在铣床的 XY 机床工作台上，然后用手拧紧夹具。将一个内径为 2 毫米的空心轴珠宝商金刚石尖头取芯钻头插入磨床夹头，并调整深度限制器以防止取芯穿过锡。将骨样本的中央前部对齐在钻头下方，同时避免与骨膜和开口或高度小梁化区域密切接触。

用蒸馏水填充罐子以完全覆盖样品，从而防止热量积聚、样品燃烧和取芯过程中损坏钻头。如果不采取适当的安全措施，磨床可能会很危险。作员应确保他们戴上安全眼镜，固定宽松的衣服，并将长发向后拉，以免被主轴夹住。

对于核心钻头和骨骼之间的最初几次接触，轻轻按压，以便在骨骼的上表面佩戴环。这可以防止钻头在取芯过程开始时偏转，并确保钻头的正确放置。取芯过程中，将钻头抬入和提起样品，同时保持钻头尖端低于水面。

每隔几秒钟进行一次此作，以冲洗掉滞留的骨尘，并确保碎屑不会堵塞钻头。取芯完成后，所得的骨芯可能会卡在空心柄钻头中。使用一对细尖镊子或小内六角扳手将核心从钻头上脱落。

将带芯样品储存在标记的微量离心管中，置于阴凉干燥处，直至成像。所描述的岩心采样方法被证明是非常有效和高效的。此处显示了比较取芯样品和使用旋转工具采购的样品的图像处理工作流程的代表性图。

与取芯样品相比，使用普通旋转工具切割的样品表现出根管和腔隙数量增加，平均根管直径、根管体积和皮质孔隙率降低。下表显示了每个样品的孔隙率数据。尽管取芯协议减少了在同步加速器微型计算机断层扫描中观察到的伪影，但直线骨块实验中质量较低的载有伪影的图形代表了一个多方面的问题。

随后的图像处理证实了该技术在改善皮质骨微结构可视化方面的潜力。例如，观察到矿化差异、骨边界轮廓的改善以及维管内软组织的一致可视化。缓慢进行是获得尺寸一致的圆柱形样品的关键。

速度过快会导致试样变成圆锥形而不是圆柱形。在采购厚切片进行取芯的同时，可以收集更多的厚切片用于明场或共聚焦显微镜检查。这允许小管网络的可视化。