能谱CT检查在古代人类考古学中的应用研究

发布时间：2017-10-26 14:02

  本文关键词：能谱CT检查在古代人类考古学中的应用研究

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【摘要】：本研究将医学影像学CT检查技术、图像后处理技术及疾病诊断知识应用于古代人类考古学中,属于学科交叉研究。我们与吉林大学边疆考古中心的团队合作,对2002年发现的内蒙古林西井沟子遗址中的部分遗骸进行了CT扫描,对能谱CT在附带金属器物的古代人类遗骸成像方面的可行性进行了研究,并在体质人类学、器物形制和古代人类疾病等方面进行了初步探索研究。用于扫描的遗骸主要是其中几件带有铜镞的古代人类椎体、髋骨和外观可疑病变的人类颅骨。在进行体质人类学研究时,由于考古人员需要对发现的腰椎椎体、髋骨进行详细数据测量,其中的铜镞限制了部分径线的测量;同时,由于铜镞部分嵌于骨质内,无法显示其全貌,因而无法进行器物形制方面的准确分析;为了保持古代人类遗骸的完整,我们决定使用CT对其进行扫描,并利用不同的重建方法,将铜镞与骨骼进行分离,从而完成相应的测量和分析。但是在使用常规CT扫描时,由于金属铜镞在图像中产生了非常明显的金属伪影,严重影响了图像质量和后续的重建及测量。随后我们使用宝石能谱CT进行扫描,利用能谱CT分析软件进行后处理,去除了金属伪影,取得了完美的图像效果,从而解决了这一难题。CT检查对于多数骨骼病变的诊断具有定性作用,因此我们对于在遗址中发现的可疑病变的颅骨进行CT扫描,以期对古代人类的颅骨病变做出诊断,同时我们还使用病理学的方法进一步求证。
【关键词】：电子计算机断层扫描 考古学 体质人类学 铜镞 骨纤维结构不良
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：K878.8;R814.42
【目录】：

• 提要4-5
• 中文摘要5-8
• Abstract8-15
• 缩略词表15-16
• 第1章 绪论16-28
• 1.1 研究对象及研究概况17
• 1.2 能谱CT及金属伪影去除技术17-19
• 1.3 体质人类学的历史沿革和研究现状19-23
• 1.3.1 体质人类学研究中的仪器设备与测量数据19-21
• 1.3.2 年龄推断和身高推断中的基本研究思路21-22
• 1.3.3 影像设备在体质人类学研究中的运用22-23
• 1.4 中国北方地区先秦时期的三翼铜镞的研究现状23-25
• 1.4.1 北方地区三翼铜镞形制的变化与发展历史23-24
• 1.4.2 有銎三翼式铜镞铸造工艺及其对战争结果的影响24-25
• 1.5 本文研究目标和主要关注点25-28
• 第2章 能谱CT扫描对附着铜镞人骨遗骸成像的可行性研究28-40
• 2.1 材料与方法29-32
• 2.1.1 实验材料和仪器设备29
• 2.1.2 实验方法29-32
• 2.2 结果32-36
• 2.2.1 组间一致性32-33
• 2.2.2 量化图像分析33-35
• 2.2.3 主观图像评价35-36
• 2.3 讨论36-40
• 2.3.1 能谱CT成像技术去除两椎体样本金属伪影效果的差异36-37
• 2.3.2 附着铜镞椎体样本的两种CT能谱后重建图像的质量37-38
• 2.3.3 腰椎内固定术后样本的两种CT能谱后重建图像的质量38-39
• 2.3.4 研究不足39-40
• 第3章 能谱CT成像对井沟子墓地带铜镞人骨的人类学评价40-62
• 3.1 材料与方法42-47
• 3.1.1 实验材料和仪器设备42-43
• 3.1.2 实验方法43-47
• 3.2 结果47-54
• 3.2.1 M46B右侧髋骨的三维重建及体质人类学测量47-49
• 3.2.2 M47B腰椎的三维重建及及体质人类学测量49-50
• 3.2.3 推算M46B和M47B所属个体的年龄、身高50-51
• 3.2.4 CT图像中M46B髋骨和M47B腰2椎体的古病理改变51
• 3.2.5 M46B与M47B标本骨质密度与对照组样本的描述性统计51-52
• 3.2.6 M46B右侧髋骨与对照组样本的CT值单因素方差分析52-53
• 3.2.7 M47B腰2椎体与对照组样本的CT值单因素方差分析53-54
• 3.3 讨论54-62
• 3.3.1 基于CT图像构建的三维模型在体质人类学研究中的优势和不足54-59
• 3.3.2 对M46B右侧髋骨和M47B腰椎的古病理结果的分析59-62
• 第4章 能谱CT成像探讨井沟子墓地出土人骨遗骸上铜镞的形制62-82
• 4.1 材料与方法64-67
• 4.1.1 实验材料和仪器设备64-65
• 4.1.2 实验方法65-67
• 4.1.3 统计分析67
• 4.2 结果67-75
• 4.2.1 腰椎上铜镞的三维实体重建模型67-68
• 4.2.2 髋骨上铜镞的三维实体重建模型68-69
• 4.2.3 基于铜镞的边界框确定其形心69-70
• 4.2.4 对铜镞的翼间距及表面轮廓点到形心距离的统计分析70-75
• 4.3 讨论75-82
• 4.3.1 两个铜镞与同一墓地出土其它铜镞之间的关系75-76
• 4.3.2 髋骨上铜镞和腰椎上铜镞之间的关系76
• 4.3.3 井沟子类型文化与中国北方其它文化区之间的联系76-80
• 4.3.4 有銎三翼式铜镞铸造工艺及其对战争文化的影响80
• 4.3.5 对三翼铜镞行数字化处理的益处80-82
• 第5章 CT扫描及重建在诊断古代人类疾病中的初步应用——CT诊断2500年前中国古代颅骨纤维结构不良1例82-88
• 5.1 材料与方法83-84
• 5.1.1 研究对象83
• 5.1.2 CT图像采集与分析83-84
• 5.1.3 病理学检查84
• 5.1.4 基因组DNA提取和扩增84
• 5.2 结果84-85
• 5.2.1 肉眼所见形态特征84
• 5.2.2 CT图像三维重建后所见84-85
• 5.2.3 显微镜和组织病理学检查所见85
• 5.2.4 基因检测结果85
• 5.3 讨论85-88
• 第6章 结论88-90
• 参考文献90-104
• 附图104-122
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果122-124
• 致谢124

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本文编号：1098966