CT画像再構成で起こりうる問題と対策

CTで起こりうる代表的な問題を以下に記します。

Case 1：サンプルがカメラに収められない問題（カッピング効果）  

☞　カッピング効果（ビームハードニング）対策の詳細は『CTアーチファクトの低減・削除処理技術の説明』でご説明いたします。

 

Case２：カメラ素子感度のばらつき問題（リングアーチファクト・縦アーチファクト） 

カメラ素子感度のばらつき問題から生じるリングアーチファクトと呼ばれるアーチファクトです。３D表示、計測や解析等に支障が生じます。

対策として

• 少し強めの管電圧でCTスキャンする。
• カメラの素子感度部に故障がないか点検する。
• CT画像再構成ソフトウェアで再構成時に低減補正する。

等があります。
TomoShop®にはリングアーチファクトを強力に低減する機能が搭載されております。

縦アーチファクトもリングアーチファクトと同様の原因から起こります。３D表示、計測や解析等に支障が生じます。

TomoShop®には縦アーチファクトを強力に低減する機能が搭載されております。

☞　リングアーチファクト対策の詳細は『CTアーチファクトの低減・削除処理技術の説明』でご説明いたします。

 

Case３：円周軌道の不完全問題（Axial Intensity Drop） 

円周軌道の不完全問題でAxial Intensity Drop が発生します。

通常のFDK法を用いたCT再構成画像で起こったAxial Intensity Dropでは画面中央付近が正確に再構成され、中央から離れれば離れる程再構成の正確度は小さくなっていく現象です。

TomoShopは下記の３つの方法でこれに対処します。

 

TomoShop®のFDK法は中央付近の再構成の正確度の高いエリアを通常のFDK法より広げます。

T-FDK法では中央付近の正確度の高いエリアをさらに拡張します。

C-FDK法では中央付近の正確度の高いエリアを像の全体に拡張します。

☞　円周軌道の不完全問題対策の詳細は　『CT画像再構成技術の説明』でご説明いたします。

 

Case４：X線の多色性問題（カッピング効果） 

X線の多色性問題が原因となり、ビームハードニングを発生してカッピング効果を生じさせます。３D表示、計測や解析等に支障が生じます。

対策としては、CT画像再構成ソフトウェアによる低減・補正を行います。

TomoShop®はこの問題起こるカッピング効果を低減・補正する機能を搭載しております。

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撮影条件を変えてCTスキャンを行う方法の考察（効果と問題点）：

カッピング効果（ビームハードニング）対策としてよく取られる方法には、CTスキャンを行う時に金属製のフィルターをX線発生器とサンプルの間にかまして電流調整をしながらCTスキャンを行う方法があります。

金属のフィルターには通常カッパー、鉛等透過率が低い金属が使われます。この方法は連続X線の高いエネルギーを持つX線のみを使用して低いエネルギーのX線を遮断する方法で、金属部位のビームハードニングを低減するにはある程度の効果は見られるようです。

しかし、この方法にも問題点があります。それは連続X線の内、低いエネルギーのX線はフィルターで除去（吸収）して高いエネルギーのX線のみを使用するので、金属部位には効果があるが金属以外の軟質部位の形状が綺麗に再現されないという点です。

対策としては、金属フィルターの種類をアルミ等の比較的エネルギーの低いX線の透過率も高い金属に変える事、管電圧の調整、場合によりスキャンする角度を考え直す等が考えられます。理想としては出来るだけエネルギーの低いX線も使用するようにCTスキャンを行いビームハードニングはCTソフトに備わっている機能でソフト的に解決する事が考えられます。

TomoShopはカッピング効果（ビームハードニング）をソフト的に低減する機能が備わっておりますのでカッピング効果（ビームハードニング）対策の中では理想的な解決策を提供する事が可能です。

☞　カッピング効果（ビームハードニング）対策の詳細は『CTアーチファクトの低減・削除処理技術の説明』でご説明いたします。

 

Case５：X線が透過できない問題（メタルアーチファクト） 

X線が透過できない問題によりメタルアーチファクト（金属アーチファクト）が発生します。これにより、3D再構成画像、計測・解析そして3Dプリンターによりモデルを造型するためのSTLデータに問題が生じます。

対策としては、

• 強めの管電圧でCTスキャンする。
• CT画像再構成ソフトウェアで低減・補正する。

等です。

TomoShop®はメタルアーチファクトを強力に低減する機能が搭載されております。

☞　メタルアーチファクト（金属アーチファクト）対策の詳細は『CTアーチファクトの低減・削除処理技術の説明』でご説明いたします。

 

Case６：回転軸とカメラ中心、配向のズレの問題

回転軸とカメラ中心と方向のズレの問題により再構成した３D画像にボケが生じます。これを自動・半自動で補正が可能です。

対策として

• ステージの回転軸とカメラ中心と方向の位置の調整
• 設置場所及び装置内の温度の管理

が考えられます。

☞　TomoShop®による回転軸とカメラの中心・配向のズレの問題対策の詳細は『フォーカシング技術の説明』でご説明いたします。

 

Case７：ステージ回転誤差とX線源の焦点移動問題

ステージ回転誤差とX線源の焦点移動問題、撮影軌道が円周ではないという原因から、従来手法で画像を再構成するのは不可能な場合があります。
TomoShop®は下記の図で説明する方法でこの問題を解決します。

 

※従来の方法で再構成した結果（左）
※TomoShopのフォーカシングで誤差を推定して、Omni逆投影法を用いて再構成（右）

解決策として、

• ステージの回転機構の調整
• X線発生器の状態の確認
• サンプルの設置状況の確認
• 装置の設置場所と装置内の温度管理

が考えられます。

☞　ステージ回転誤差とX線源の焦点移動問題に関する対策の詳細は『フォーカシング技術の説明』でご説明いたします。

Case8：モーション・アーチファクト

モーション・アーチファクトは撮影時に起こる振動等が原因で機械動作の誤差がランダムに起こり再構成画像に正確性をかく像やストリーク・アーチファクトが映ってしまう問題です。

CTの撮影動力機構は検出器、ステージそしてX線発生器三つの機構がバランスよく機能する事により満足できる結果が得られます。しかしこれら三つの機構に起こる問題はそれぞれが性質が違うものでCTスキャン時に上手くコントロールするのが難しい場合があります。モーション・アーチファクトの問題はそのような問題の代表的な例です。

下図はランダム的に機械誤差を起こった問題の例です。※黒い球体はマーカーとしてサンプル上かサンプルのすぐそばに設置しております。

対策として

• ステージの回転軸とカメラ中心と方向の位置の調整
• ステージの回転機構の調整
• サンプルの設置状況の確認
• X線発生器の状態の確認
• 設置場所及び装置内の温度の管理

が考えられます。

☞　TomoShop®によるモーション・アーチファクトに関する対策の詳細は『フォーカシング技術の説明』でご説明いたします。

 

☞　CT再構成ソフトウェア：TomoShop®の詳細説明は『TomoShop®（CT再構成ソフトウェア）』でご説明します。

☞　その他の製品も含むTomoShop®シリーズの詳細説明は『製品情報』でご説明いたします。

☞　CTソフト：TomoShop®シリーズに使われている技術の詳細説明は『技術説明』でご説明いたします。