The evolution of X-ray computed tomography (CT) has been based on the discovery of X-rays, the inception of the Radon transform, and the development of X-ray digital data acquisition systems and computer technology. Unlike conventional X-ray imaging (general radiography), CT reconstructs cross-sectional anatomical images of the internal structures according to X-ray attenuation coefficients (approximate tissue density) for almost every region in the body. This article reviews the essential physical principles and technical aspects of the CT scanner, including several notable evolutions in CT technology that resulted in the emergence of helical, multidetector, cone beam, portable, dual-energy, and phase-contrast CT, in integrated imaging modalities, such as positron-emission-tomography-CT and single-photon-emission-computed-tomography-CT, and in clinical applications, including image acquisition parameters, CT angiography, image adjustment, versatile image visualizations, volumetric/surface rendering on a computer workstation, radiation treatment planning, and target localization in radiotherapy. The understanding of CT characteristics will provide more effective and accurate patient care in the fields of diagnostics and radiotherapy, and can lead to the improvement of image quality and the optimization of exposure doses.
The purpose of this work is to introduce some fundamental stereological concepts to quantify damage parameters using X-ray CT(Computed Tomography) in the scope of CDM(Continuum Damage Mechanics). X-ray CT is a completely nondestructive technique for visualizing features in the interior of opaque solid objects, and for obtaining digital information on their 3D geometries and properties. Many researchers have introduced lots of damage parameters to model the mechanical behavior of deteriorated materials. Those damage parameters can be represented in many forms such as specific void or crack surfaces, the spacing between cracks, the specific damaged surface area, the specific damaged surface area tensor, the mean solid path among the damaged surfaces and the mean solid path tensor. Despite of many accomplishments in CDM since there is no the systematic experiment, it have limitations in application. In this situation, X-ray computed tomography is highlited by many researchers and applied in a wide range of materials including rock, bone, ceramic, metal, soft tissue and concrete.
We introduce an x-ray micro tomography system capable of high resolution imaging of a local region inside a small animal. By combining two kinds of projection data, one from a full field-of-view (FOV) scan of the whole body and the other from a limited FOV scan of the region of interest, we have obtained zoomed-in images of the region of interest without any contrast a nomalies. We have integrated a micro tomography system using a micro-focus x-ray source, a $1248\times1248$ flat-panel x-ray detector, and a precision scan mechanism. Using the cross-sectional images taken with the zoom-in micro tomography system, we measured trabecular thicknesses of femur bones in postmortem rats. To compensate the limited spatial resolution in the zoom-in micro tomography images, we used the fuzzy distance transform for the calculation of the trabecular thickness. To validate the trabecular thickness measurement with the zoom-in micro tomography images, we compared the measurement results with the ones obtained from the conventional micro tomography images of the extracted bone samples.
Recently, small-animal imaging technology has been rapidly developed for longitudinal screening of laboratory animals such as mice and rats. One of newly developed imaging modalities for small animals is an x-ray micro-CT (computed tomography). We have developed two types of x-ray micro-CT systems for small animal imaging. Both systems use flat-panel x-ray detectors and micro-focus x-ray sources to obtain high spatial resolution of $10{\mu}m$. In spite of the relatively large field-of-view (FOV) of flat-panel detectors, the spatial resolution in the whole-body imaging of rats should be sacrificed down to the order of $100{\mu}m$ due to the limited number of x-ray detector pixels. Though the spatial resolution of cone-beam CTs can be improved by moving an object toward an x-ray source, the FOV should be reduced and the object size is also limited. To overcome the limitation of the object size and resolution, we introduce zoom-in micro-tomography for high-resolution imaging of a local region-of-interest (ROI) inside a large object. For zoom-in imaging, we use two kinds of projection data in combination, one from a full FOV scan of the whole object and the other from a limited FOV scan of the ROI. Both of our micro-CT systems have zoom-in micro-tomography capability. One of both is a micro-CT system with a fixed gantry mounted with an x-ray source and a detector. An imaged object is laid on a rotating table between a source and a detector. The other micro-CT system has a rotating gantry with a fixed object table, which makes whole scans without rotating an object. In this paper, we report the results of in vivo small animal study using the developed micro-CTs.
4차 산업 혁명 시대를 맞이하여, 최근 기계, 전자 부품의 설계, 제조, 검사에 첨단 IT 기술을 융합하는 사례가 늘고 있다. 본 연구에서는 최근에 구축된 산업용 X-ray CT(computed tomography)를 사용한 산업용 부품의 검사에 대한 최신기술에 대해서 다룬다. 먼저 구축된 첨단의 최신 산업용 CT의 구조와 원리에 대해서 설명하며, 이러한 장비의 역할과 성능에 대해서 설명하고, 본 장비의 분석기법을 보완하기 위한 새로운 연구기반의 구축에 대해서 다룬다. 특히 장비의 출력데이터를 Matlab과 같은 범용 연구 툴로 전송하여 연구를 진행할 수 있는 기반을 구축하며, 이를 토대로 기존의 운용 소프트웨어가 제공하지 못했던 보조적인 3D user interface와 3차원 영상처리를 위한 플랫폼을 구축하는 연구를 진행 하였다. 산업용 3차원 X-ray는 아직 소개 된지 얼마 되지 않은 첨단의 고가의 장비로서 이를 활용할 연구의 종류와 내용이 매우 풍부한 주제로, 이러한 기초적인 연구기반은 추후의 보다 발전적인 연구를 위한 아주 유용한 토대가 될 것으로 판단된다.
We introduce a rotating-gantry-based x-ray micro-tomography system to be used for small animal imaging studies. It has the zoom-in imaging capability for high resolution imaging of a local region inside the animal subject without any contrast anomalies arising from truncation of the projection data. With the sliding mechanism mounted on the rotating gantry holding the x-ray source and the x-ray detector, we can control the magnification ratio of the x-ray projection data. By combining the projection data from the large field of view (FOV) scan of the whole animal subject and the projection data from the small FOV scan of the region of interest, we can obtain artifact-free zoomed-in images of the region of interest. For the acquisition of x-ray projection data, we use a $1248{\times}1248$ flat-panel x-ray detector with the pixel pitch of 100 mm. It has been experimentally found that the developed system has the spatial resolution of up to 121p/mm when the highest magnification ratio of 5:1 is applied to the zoom-in imaging. We present some in vivo rat femur images to demonstrate utility of the developed system for small animal imaging.
This paper presents a shape reconstruction method for automatic inspection of the solder joints on PCBs using X-ray. Shape reconstruction from X-ray radiographic image has been very important since X-ray equipment was used for improving the reliability of inspection result. For this purpose there have been lots of previous works using tomography, which reconstructs the correct shape, laminography or tomosynthesis, which are very fast algorithm. Latter two methods show outstanding performance in cross-sectional image reconstruction of lead type component, but they are also known to show some fatal limitations to some kinds of components such as BGA, because of shadow effect. Although conventional tomography does not have any shadow effect, the shape of PCB prohibits it from being applied to shape reconstruction of solder joints on PCB. This paper shows that tomography using Iterative Reconstruction Technique(IRT) can be applied to this difficult problem without any limitations. This makes conventional radiographic instrument used for shape reconstruction without shadow effect. This means that the new method makes cost down and shadow-free shape reconstruction. To verify the effectiveness of IRT, we develop three dimensional model of BGA solder ball, make projection model to obtain X-ray projection data. and perform a simulation study of shape reconstruction. To compare the performance of IRT with that of conventional laminography or tomosynthesis, reconstruction data are reorganized and error analysis between the original model are also performed.
스카른 Zn-Pb-Cu 복합광석을 구성하는 주요 구성 광물의 정량분석을 목적으로, 마이크로 포커스 X-ray 단층촬영 장비를 이용한 스카른 복합광석의 3차원 비파괴검사를 수행하였다. X-ray 단층화상의 화상결함을 감소시키고자 제안된 화상보정법을 이용하여 화상들을 보정한 후에 3차원으로 재구성하였다. 주사전자현미경(SEM)에 의한 표면분석과 보정된 X-ray 단층화상을 비교하여 주요광물에 대한 CT 값의 범위를 결정하였다. 재구성화상 내 전체 광물의 체적비율을 분석한 결과, 황화광물 20.5%, 맥석광물 79.5%로 평가되었다. X-ray 3차원 단층화상 정량분석법은 광석 내 유용광물의 부존형상과 회수율 분석에 유용하게 적용될 것으로 기대된다.
보드의 기계적 성질에 영향을 미치는 공극에 대하여 공극을 두가지로 분류하고 밀도에 따른 오에스비의 내부 공극구조의 특성에 대하여 살펴보고자 하였다. 스트랜드보드의 내부공극을 X-ray 단층촬영기로 측정하고 이미지분석 소프트웨어를 사용하여 밀도에 따른 공극의 분포와 공극의 함유량을 조사하였다. 측정 전에 보드의 밀도를 밀도측정기와 전건법으로 측정하였으며 이 두 방법에 의해 측정된 결과는 아주 높은 상관관계를 보여주었다. X-ray를 서로 다른 배율로 조사하여 획득한 이미지를 바탕으로 분석한 결과, 저해상도에서는 스트랜드간의 공극(macro-void)의 측정이 가능하나 스트랜드내의 미세공극(micro-void)은 이미지획득이 불가능하였다. 중해상도에서는 두가지 형태 모두의 이미지 획득이 가능하였고, 고해상도에서는 대부분의 미세공극 이미지의 획득이 가능하였다. 저배율을 채택하여 스트랜드간의 공극을 측정하고 스트랜드내의 미세공극은 관련식을 이용하여 추정하였다. 이를 통해 보드내부에 존재하는 스트랜드간의 공극분포를 파악할 수 있었으며 그 공극의 함유비율을 정확하게 산정할 수 있었다.
Kim, Taeyun;Lee, Jaegi;Sun, Gwang-Min;Park, Byung-Gun;Park, Hae-Jun;Choi, Deuk-Soo;Ye, Sung-Joon
Nuclear Engineering and Technology
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제54권2호
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pp.514-522
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2022
Non-destructive testing (NDT) technology is a widely used inspection method for agricultural products. Compared with the conventional inspection method, there is no extensive sample preparation for NDT technology, and the sample is not damaged. In particular, NDT technology is used to inspect the internal structure of agricultural products infested by pests. The introduction and spread of pests during the import and export process can cause significant damage to the agricultural environment. Until now, pest detection in agricultural products and quarantine processes have been challenging because they used external inspection methods. However, NDT technology is advantageous in these inspection situations. In this pilot study, we investigated the feasibility of X-ray computed tomography (X-ray CT) and magnetic resonance imaging (MRI) to identify pest infestation in agricultural products. Three kinds of artificially pest-infested fruits (mango, tangerine, and chestnut) were non-destructively inspected using X-ray CT and MRI. X-ray CT was able to identify all pest infestations in fruits, while MRI could not detect the pest-infested chestnut. In addition, X-ray CT was superior to the quarantine process than MRI based on the contrast-to-noise ratio (CNR), image acquisition time, and cost. Therefore, X-ray CT is more appropriate for the pest quarantine process of fruits than MRI.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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