尼康，一直致力于全球环境的保护，为庆祝“世界野生动植物日”，以强调保护生物多样性的重要性，我们将目光投向了自然界最重要的授粉者之一：熊蜂（bumblebee）。熊蜂虽然体型娇小，但在生态学上却具有极其重要的意义，在支持野生植物和农作物生长方面发挥着关键作用。为了更好地了解它们非凡的生物学构造，X射线项目工程师 Benoit Guilleux 利用高分辨率X射线CT技术，以完全无损的方式，极其细致地揭示了这种娇小昆虫复杂的内部结构。
熊蜂隐藏的奇迹
除了作为授粉者的角色外，熊蜂非凡之处还在于它们的间接飞行肌，这使得它们能够在不直接收缩翅膀肌肉的情况下，以极高的频率拍打翅膀。这使得它们能够产生超出其体型所暗示的升力，这一事实曾让科学家们开玩笑说“熊蜂理论上是不应该会飞的”。胸部肌肉、灵活的翅关节和气囊的结合，形成了一个高效的生物力学系统，完美适应了悬停、敏捷机动和长距离飞行。
探索自然界的微观工程
对生物标本进行成像面临着独特的挑战。有机组织通常表现出较低的X射线吸收对比度，同时其结构特征又可能异常精细。因此，要实现有意义的可视化，需要精心优化参数，在分辨率、对比度和扫描稳定性之间取得平衡。
尼康的X射线CT技术通过对电压、功率、探测器灵敏度和几何放大率的精确控制，解决了这些挑战。对于像熊蜂这样低密度、易损的样本，较低的加速电压和精心调节的功率设置增强了材质对比度，同时保留了精细结构的保真度。通过优化探测器增益和曝光时间，可以最大限度地提高信噪比性能，从而能够在微米尺度上分辨出细微的解剖特征。
重要的是，这种灵活性凸显了尼康系统的多功能性。用于拍摄这种脆弱生物标本的同一台 XT H 225 平台，也可以配置用于高密度的工业应用，例如扫描岩心或金属铸件。只需快速更换为旋转靶并调整能量设置，该系统就能穿透高密度材料，同时保持测量精度和检测效率。
这种适应性确保了单一台X射线CT系统能够在脆弱的自然历史标本和要求严苛的工业部件之间无缝切换，在极其广泛的应用领域中提供高质量的扫描结果。
捕捉细节
本次熊蜂扫描使用的是 XT H 225 ST 2x 系统，该系统配备了225 kV多金属静态反射靶（使用银靶）。在本次应用中，系统运行在 60 kV 和 7 W 的条件下，选择该配置是为了增强低密度生物结构的对比度，同时保持精细结构的保真度。数据采集采用了圆形CT扫描技术，并结合了 Varex XRD 4343CT 探测器。
为了捕捉标本的内部特征，扫描是在 7.4 微米的体素分辨率（voxel resolution）下进行的。12 dB 的增益设置和每次投影 8000 毫秒的曝光时间，确保了精细解剖细节拥有足够的信噪比性能。总共采集了1200次投影，每次投影一帧，整个扫描时间为2小时40分48秒。请注意，这项精细的工作所需的扫描时间比尼康技术通常执行的X射线CT扫描要长，后者通过可配置的投影数量，扫描时间最短可达1分钟。
从胸部到翅膀关节，微米级的细节
重建的体积数据集揭示了熊蜂非凡的内部复杂性。在胸腔内，负责昆虫快速拍打翅膀的密集间接飞行肌清晰可辨。图像分割还突出了外骨骼厚度的变化、翅膀关节点处的精细几何形状，以及有助于提高飞行效率的内部气囊结构。
在仅 7.4 微米的体素尺寸下，即使是细微的结构过渡也变得清晰可见，从而实现了定性可视化和定量分析。研究人员可以检查形态学数据，评估结构对称性，并在不进行任何物理切片的情况下对标本进行数字化保存。
服务于生物多样性的精密技术
在世界野生动植物日，这次对单只熊蜂的扫描表明，即使是最小的生物体也具有非凡的结构复杂性。尼康计量（Nikon Metrology）先进的成像解决方案使研究人员能够无损地检查这些细节，从而为科学分析、数字化保存以及对自然界更深入的理解提供有力的支持。
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