蝉中蝉的腹部发声部位检测方案(工业CT)

SSL-CA20-336Excellence in Science Excellence in ScienceSMX-014 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.- Analytical Applications CenterTel：86(21)34193996Email： sshzyan@shimadzu.com.cnhttp：//www.shimadzu.com.cn inspeXio SMX-225CT FPD分析夏蝉鸣叫的原因 SMX-014 摘要：本文介绍运用 inspeXio SMX-225CT FPD 微焦点X射线 CT 系统检查夏蝉的内部结构，分析夏蝉为何会鸣叫的原因。为何夏蝉会鸣叫?它鸣叫的目的是什么?会鸣叫的蝉是雄蝉，它鸣叫的目的和孔雀开屏是一样的，为了吸引雌蝉的注意，寻找配偶。昆虫学家经过解剖发现：夏蝉两侧腹室的外缘(第二腹节左右侧)各有一个稍突起的听囊，腔内约有1500个听觉单元。雄蝉的声音是由第一、二二腹节内的发生机的收缩运动，分别牵动两侧发生膜受迫振动而发出。盖在发声膜上方的背瓣(即“鼓盖”)和所形成的的室以及腹部两块左右对称的腹瓣(即“音盖”)和下面的左右腹室，都有调音和扩音功能，而腹室内壁的上半部为近似白色的皱褶膜，下半部为内倾而近似半透明的听膜，透亮如镜，故称“镜膜”。雄蝉肚皮上的两个小圆片叫音盖，音盖内侧有一层透明的薄膜，这层膜叫瓣膜，其实是瓣膜发出的声音，人们用扩音器来扩大自己的声音，音盖就相当于蝉的扩音器一样来回收缩扩大声音，就会发出"知一—了，知——了"的叫声。先扫描整个夏蝉全部结构，再通过岛津生物 CT 扫描技术——对感兴趣区域进行放大扫描，观察夏蝉的腹腔内部结构。根据夏蝉腹部的内部结构，分析出夏蝉鸣叫的发声的部位和形貌。 关键词：微焦点X射线 CT系统 夏蝉 知了 鸣叫原因分析斤生物体结构研究 对于夏蝉鸣叫的说明，我们可以使用工业 CT，在不破坏夏蝉的结构前提下，对夏蝉进行内部 XRAYCT扫描，可以通过分析它的内部结构，对其发声的部位，鼓膜和声肌，进行内部深度的刨析。现在科学技术的发展， 可以使用 XRAY/CT 无损检测装置，在不破坏实物的前提下，通过 XRAY 射线的照射，，可以实时的观测到内部的实物景象。例如岛津的微焦点 XRAY/ 实验部分 1.1仪器名称： inspeXio SMX-225CT FPD 微焦点X射线 CT 系统 CT 无损检测装置(型号：SMX-225CT FPD)，就可以在不破坏实物的前提下，实时观测到内部的情况。岛津 SMX-225CT FPD 无损检测设备，具有高电压，高电流，微焦点光束旋转功能，可以调整不同的电压电流，发射 XRAY 射线穿透夏蝉内部，调整不同的成像方式，不同的颜色，可以清晰明了所检测夏蝉内部结构。 岛津X射线 CT检查装置(SMX-225CT FPD) 1.2分析条件 X射线 CT检查分析条件1： 测试电压：100KV Number of Views： 1200 测试电流：70uA Number of Averages： 2 图像尺寸：512 pixels*512 pixels Voxel Spacing： 0.039 mm/voxel 扫描时间：20min Exposure(ms)： 499.000 SDD： 800mm Acquisition Mode： Fine SID： 81mm 结果与讨论 2.1样品外观图 本次检测的是一种普通的夏蝉(图1)。外观尺寸：70 mm X 20 mm。下图分别是夏蝉的样本外观图，XRAY 透视效果图和 CT 扫描的效果图。 图1夏夏蝉外观图 图2夏蝉XRAY 透视图 图3夏蝉三维扫描立体图 下面彩色的夏蝉外观图，是使用 VG 软件着色处理后的效果图(图4) 图4 使用 VG 软件着色处理后的夏蝉外形 2.2夏蝉腹部的发声部位 CT 观察 Shimadzu 微焦点 X-ray CT 系统 inspeXio SMX-225CT FPD 使用了8英寸平板检测器，可以把我们需要检测的部位，进行放大处理，这样可以完整的观测到夏蝉的整个腹腔内部的结构。把完整的夏蝉放入设备中检测，通过X射线透视，实时观测到夏蝉腹部的透视图(图5)，可清晰观察二维结构。通过 CT 扫描获得 CT数据(图6)，使用3D处理软件 VGSTUDIO MAX (Volume Graphics GmbH) 显示CT图像的立体渲染图(VR)(图7)。 图5夏蝉的腹部不同位置的透视效果图 通过 CT 扫描后，我们可以把不同层次的效果图，根据不同的层面，把这些图片放置在一起，这样可以顺着这个层次，，可以依次看到夏蝉腹腔内部的不同层结构，可以很明显看出来鼓膜和发声肌的不同层次的变化。 图6CT扫描的不同位置的腹部内部结构图 使用3D处理软件 VGSTUDIO MAX (Volume Graphics GmbH)显示 CT图像的立体渲染图(VR)(图3)，可以更加明显看出不同层次的变化效果。 图7 使用 VG 软件处理后的效果图 根据 VG 的立体效果图(图8)，我们可以根据解剖专家描绘的鼓膜和声肌，在夏蝉的腹腔内，找出这两个器官位置和形貌。 system 图8夏蝉腹腔VR立体效果图 结论 采用岛津公司的 inspeXio SMX-225CT FPD 微焦点X射线CT系统检测夏蝉，利用岛津 CT技术——对感兴趣区域进行放大扫描，观察夏蝉腹腔内部。通过 VG 软件根据灰度对夏蝉腹腔内部系进行提取，呈现腹腔的立体3D图像。可清楚观察到夏蝉腹腔内部的结构的分布状态， 利用 CT 扫描观察生物体， 可克服传统的破坏性的缺点，为生物研究者提供详细真实的数据。这样可以对生物体进行研究的人员，提供一个非常完美的检测方法，非破坏性的内部结构分析，让研究人员可以得到详细的信息。 岛津应用云 XRAY 射线无损CT检测设备，就是可以在不破坏产品的前提下，对物品进行无损的内部结构解析。实验的原理是通过使用XRAY 的穿透特性，可以发射出穿透物品的XRAY 射线，在不破坏物品的前提下，对物品进行结构解析。而且还可以根据不同的物品密度，调整不同的电压值，可以得到不同的结果。