マウス脊髄のマイクロCTイメージング

1. サンプル(ボーン)の取り付け

1. 脊椎のような骨のネットワークを調べるには、アガロースゲル内の構造を一時停止し、非常に薄肉のプラスチックチューブで硬化させます(図2)。チューブの薄さは非常に重要であり、信号スループットと全体的な画質に大きく影響します。これは、機能を解決する機能に影響します。チューブの伝送値は、可能な限り100%に近い値でなければなりません。
2. テープまたはカスタムスタンドを作ることによって、サンプルステージにチューブを取り付け、最終的にステージが回転したときにサンプルが静止して安定していることを確認します。

図2:マウス脊椎は、マイクロCTシステムのサンプルステージに座っている薄肉プラスチックチューブ内のアガロースゲルに懸濁した。

2. 画像取得

1. X線源を90 keV(90 kVおよび10 W)の範囲のエネルギーにオンにします。
2. ソースがウォームアップし、エネルギーに落ち着いた後、システムのソフトウェアを介して画像を取得します。
3. 空気の画像に対して画像を正規化して送信値を確認します。自動参照取得とアプリケーションの場合は、サンプルがクラッシュすることなく特定の方向に移動できることを確認します。
4. 画像の伝送が大きすぎる場合は、伝送値が十分になるまでエネルギーを徐々に下げます。画像が騒がれ、粒状に見えないように、それに応じて露出時間を増やしてください。画像の伝送速度が低すぎる場合は、伝送値が十分になるまでエネルギーを徐々に増やします。
5. X線源をサンプルに近づけながら、クラッシュしないように細分かるようにします。ソースをできるだけサンプルに近づけることは、スループットを最大化し、可能な限り最適な解像度を確保する方向への一歩です。
6. これを行うにつれ、サンプルステージをリニアアクチュエータでシフトすることで、サンプルの視野を絞り込みます。
7. ソフトウェアは、現在の解像度と同様に扱われるピクセルサイズと呼ばれるパラメータが表示されます(実際には異なります)。
   1. 数値がまだ大きすぎて、ソースが非常に近い場合、検出器はサンプルから離れ始めることができます。
   2. 数値が小さすぎる場合は、検出器をサンプルの近くに慎重に移動します。
   3. 異なる光学目標と検出器の位置も試してみてくださいが、スキャンパラメータを最適化しようとすると、これがもたらす合併症に注意してください。
8. サンプルのすべての向きをチェックして、最適な露出時間を見つけるためにクラッシュがないことを確認します。これは、作業距離、ピクセル サイズ、およびサンプル位置の変更が原因で実行されます。
9. キャビネット内カメラを介してソースと検出器に対する相対的な位置を監視しながら、サンプルをゆっくりと2度ずつ回転させます。衝突が発生する可能性がある場合は、必ずソースと検出器を離してください。
10. カウント/伝送値の数が最も少ない最長のX線パス長を見つけ、どこでも約5000カウントを確保するために必要な露光時間を見つけます。

3. 断層撮影の提出と再構築

ユーザーの観点からの再構築プロセスは、前の手順で行った他のパラメーターの選択よりも複雑ではありません。ただし、このプロセスのプログラミングと計算にかかる費用は、実際には非常に大きくなります。ユーザーは、スムーズなソフトウェア UI の下で何が起こっているのか、および意思決定が最終製品に与える影響を最もよく理解することを目指す必要があります。多くのCTシステムは、2D投影法がピクセル値を記述する一連の線形方程式に変換される反復代数再構成アルゴリズムを利用しています。他のいくつかのシステムでは、Radon 変換によって投影法がシノグラムに変換され、一連のライン統合操作に渡される、フィルター処理されたバックプロジェクション アルゴリズムが使用されます。もちろん、他のアプローチやハイブリッドメソッドを使用するものもあります。これらのアルゴリズムとの関与の最も低いレベルでは、投影の数と回転した変位の合計が最終的な再構築されたボリュームに影響を与することが知られています。

1. まず、サンプルのアスペクト比に基づいて180°以上または360°をスキャンするかどうかを決定します。サンプルのアスペクト比が高く、X線経路の長さが180°スキャンよりも0°向きよりも90°方向で約4倍以上長くなるのが賢明な選択です。(短いX線経路の長さで収集された情報は、一方の側から他方に変わらないという議論です。より多くの投影法を長い X 線パスの長さの方向に専用にできる場合は、データセットよりも有益です。投影間の角度変位は低くなり、再構築アルゴリズムに供給されるこれらのトリッキーな方向からのより多くの情報があります。アスペクト比が高くない場合は、360°スキャンを使用します。
2. 次に、投影の数と総角度変位を選択します。この角度が小さいほど、補間が少なくなり、微細なフィーチャ情報が切り捨てられます。(より多くの投影は、サンプルが移動できる大きなウィンドウに相関するスキャン時間が長く、他のものをスキャンする時間が短く、ソースの有効期間が短いため、バランスを確立する必要があります。経験則では、360° を超える少なくとも 800 の投影を持ち、3200 の投影を超えない必要があります。
3. スキャンを送信します。
4. 断層撮影が終了した後(通常は4~16時間)、2Dシリーズの画像をシステム(または一部のオープンソース)再構築ソフトウェアに取り込みます。
5. 最適なセンターシフト補正を選択します。センターシフトは、プロジェクトを整列させるパラメータです(きちんとしたスタックのように集めて整列する必要があるカードの大まかにシャッフルされたデッキを考えてください)。通常、この値は -10 ~ 10 ピクセルの間です。
6. 最適なビーム硬化補正係数を選択します。ビーム硬化補正は、サンプルフィルタリングによって生成されるコントラストの人工的な除去である。サンプルが十分に厚い場合、または光と重い材料の範囲が含まれている場合は、低エネルギー(ソフト)X線の減衰に基づいて偽のコントラストを持つことになります。これは控えめに適用する必要があります。平均値は 0 ~ 0.5 の間です。
7. 再構築を送信します。