ファントムを使わない CT スキャナの再校正

CT システムでは、幾何学的な歪みを防ぎ正確な画像を得るために、精密な校正が欠かせません。わずかなずれでも、最終的な画像に目立つ問題を引き起こすことがあります。

こうした校正値は時間とともにずれていきます。部品の交換やスキャン中の偶発的な衝突といった急な変化があると、システムのアライメントが大きく崩れることもあります。従来、こうした問題を解決するには、外部の技術者が専用の校正器具を使って時間のかかる調整を行う必要がありました。

この記事では、Voxray QRT の Self-Calibration ツールを使えば、専用の校正器具を必要とせず、既存の任意のスキャンデータからこれらの問題をすばやく解決できることをご紹介します。

大型サンプルの定期スキャン中、あるお客様が重大な事態に直面しました。X 線源が誤ってサンプルに衝突したのです。
その結果、スキャン画像には顕著な幾何学的歪みが生じ、特にヘリカルスキャンモードで目立ちました。
チームは 2 つの差し迫った問題に答える必要がありました。スキャナの校正値は元の設定からどの程度ずれたのか、そしてマニピュレータに修理が必要な損傷はあるのか、という点です。

衝突後のヘリカルスキャンでは深刻な幾何学的アーチファクトが見られます。

当社の Self-Calibration ツールは X 線システムの微分可能なモデルを活用しており、任意のスキャンデータからスキャナのジオメトリ全体を直接最適化できます。

このモデルはシステムの物理的特性を捉えているため、線源の位置、検出器のアライメント、回転軸といった主要なパラメータを精密に調整できます。

取得したデータにこの最適化を適用することで、部品の衝突のような深刻な事象の後でも、校正誤差をすばやく補正できます。得られた情報は機械的な問題への対処に役立ち、以後のスキャンも改善されるため、ダウンタイムなしで最適な性能を維持できます。

Voxray Self-Calibration ツールにより、校正用ファントムを使わずに損傷した CT を再校正し、高画質な CT 再構成が可能になります。

結果

X 線源とサンプルの衝突後、お客様のヘリカルスキャンには顕著な幾何学的アーチファクトが見られました。

Voxray Self-Calibration ツールを使ってシステムのジオメトリを最適化し、これらの歪みを解消しました。校正用ファントムは一切必要なく、作業はわずか数分で完了しました。

解析の結果、線源と検出器の移動を制御する垂直方向のモーターに 2.7% の誤差があることが判明しました。この補正をジオメトリに適用すると、以下の画像のとおり、再び正確な再構成が得られるようになりました。

損傷した CT ジオメトリ

Voxray で補正した CT ジオメトリ

バッテリーの 2D スライス比較。

損傷した CT ジオメトリ

Voxray で補正した CT ジオメトリ

バッテリーの 2D スライス比較。

損傷した CT ジオメトリ

Voxray で補正した CT ジオメトリ

バッテリーの 3D レンダリング。