科普知识：CT电脑断层扫描的差异与应用案例
在前面的几个单元内，我们有针对CT电脑断层扫描、实务运用、辐射法规规范、设备评估要点进行简单介绍，相信有阅读过的读者们，对于CT电脑断层扫描应该都有概略上的了解。
若有读者还没有阅读过的话，可以按下面的文字连结前往确认。
那么，在这个单元内，我们将针对CT相关的应用案例进行说明。
X光(X-ray)与CT电脑断层扫描(Computed Tomography scan)的差异
随着科技日新月异，在非破坏性检测技术上来说，除了前面单元内所介绍的CT电脑断层扫描(Computed Tomography scan)之外，常见的技术还有像是X光(X-ray)、磁振造影(MRI, Magnetic Resonance Imaging)、超音波检查(Ultrasonography)…etc。但本单元主题为CT电脑断层扫描的关系，在下面内容仅会针对X光和CT电脑断层进行简单比较和说明介绍。
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什么是X光(X-ray)?
X光(X-ray)又称为X射线，为能量强且可破坏生物分子细胞的游离辐射(Ionizing radiation)的一种。在波长上来说，会比紫外线(Ultraviolet)的波长来的短，但比伽玛射线(Gamma ray)的波长来的长。
而在技术原理来说，于X光设备内会从X光射源产生具方向性的X光，随后会被引导穿透检测标的物，并将其结果映射至X光胶片(X-ray film)或IP成像板(Imaging Plate)上。通常于拍摄过程中，会采单张拍摄(One shot)或持续性拍摄方式对检测标的物进行结构确认。
在技术应用上来说，会运用于人体医疗用途的医疗用X光机(Medical X-ray scanner)、于机场海关对行李进行安全检查的行李X光机(X-ray baggage scanner)、PCB基板锡焊情况确认的PCB X光机(PCB X-Ray Inspection Machine)、以及对工业制品的内部结构缺陷进行检视的工业用X光机(Industrial X-ray detector)…etc。 -
什么是CT电脑断层扫描(Computed Tomography scan)?
CT电脑断层扫描(Computed Tomography scan)，又被称为CT或X光CT(X-Ray Computed Tomography)。在技术原理上与X光相同，是利用游离辐射(电磁波or粒子)的特性对检测标的物进行穿透拍摄。
但不同的地方在于进行穿透拍摄时，会将所产生的3D资料用电脑进行重组和重建。让使用者可以以非破坏性的手段，针对扫检测标的物内的结构进行检视确认。通常于拍摄过程中，会于短时间采连续拍摄(Burst shot)方式对检测标的物进行结构确认。
在技术应用上来说，与X光相同的会被运用于人体医疗用途上的医疗用X光CT(Medical X-ray CT)、动物‧宠物医疗的兽医用X光CT(Veterinary X-ray CT)、工业制品的内部结构缺陷进行检视的工业用CT(Industrial X-ray CT)…etc。(* 引用自RF Channels频道)
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X光与CT电脑断层扫描的差异
虽然X光与CT电脑断层扫描皆是采用游离辐射的特性，以非破坏性方式对拍摄物件进行检测。但严密上来说，X光(X-ray)仅能以2D平面方式，以特定角度对拍摄物件采单张拍摄(One shot)方式进行拍摄。在拍摄张数上通常仅会拍摄1张，且拍摄后仅能从固定之拍摄角度对成像结果进行确认。
而CT电脑断层扫描(Computed Tomography scan)则是会将拍摄装置或是拍摄物件进行360°旋转的同时，在极短的时间进行连续拍摄(Burst shot)。在拍摄张数上会拍摄约300~1000张以上(※)，且拍摄后可从任意角度方向对成像结果进行确认。
(※ 依制造厂商、设备规格、拍摄模式…etc的不同，所拍摄之张数可能会有变动。)
X光CT电脑断层扫描应用案例
而在前面几个单元内已所提及到的，X光CT电脑断层扫描设备除了被广泛使用于工业领域(Industrial)和医疗领域(Medical)之外，亦能应用于其他领域或需求用途上。但具体上来说，又是怎么样的被应用？
在下面的内容内，将会针对工业领域(Industrial)和医疗领域(Medical)之外的实际应用案例进行介绍，希望相关内容可以有助大家更加了解X光CT电脑断层扫描，并确认该种技术是否适合应用于相关业务之中。
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焊接技术验证(Verification of weld)
该案例由日本群马县伊势市的株式会社前野(Asano co., ltd.)所提供。
于影片内容内，技术人员针对铝焊(Aluminum welding)的「MIG焊接(又称金属惰性气体焊, Metal inert gas welding)」以及「TIG焊接(又称惰性气体保护焊, Tungsten inert gas welding)」的2种焊接技术的测试片，使用X光CT电脑断层扫描设备进行比较。
一般来说，于进行焊接时若母材表面上的水分、油分、生锈、镀膜…etc物质清洁不完全的话，进行焊接过程中就将其与焊材一起焊入母材内。而因这些物质会因焊接时的高温而气化的关系，于母材与和焊材之间就有可能产生气孔缺陷(Blow hole)。
在影片内我们可以很明显确认MIG焊接和TIG焊接的差异，而技术人员在确认这些差异之后，后续就可以针对表面处理、焊接工法、问题原因…etc进行检讨和改善。
更详细的内容部分，可参照下面影片连结说明。(* 引用自株式会社浅野频道)
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土木工学研究(Research on Freeze-Thaw in Soil Pavement)
该案例由日本国立大学法人信州大学工学部水环境‧土木工学科 河村 隆 教授(Professor Takashi Kawamura)所提供。
于文章内容中河村教授有所提及到的，过去他们在分析由土和水泥(Cement)混合而成的土质路面材料(Soil-based pavement material)时，为了模拟水分于渗入后因低温而凝固膨胀并造成路面龟裂的现象，必须花费大量的时间将检验样品重复进行结冻和溶解后，才能从检验样品剥落的碎片来分析材料劣化的状态，且在结冻过程中无法观察到内部的结构状态。
但在导入X光CT电脑断层扫描设备后，于结冻的状态下也能直接对内部结构进行确认的关系，这有助于研究人员对结冻时的土壤变化进行更深度的研究。
更详细的内容部分，可参照下面连结说明。 -
动物骨骼模型复制(Replication of Animal Skeletal Models)
该案例由日本Ampho合资公司 CEO 佐佐木 彰央(Akio Sasaki)所提供。
于文章内容有所提及的，该公司有别以传统使用黏土或熔胶撷取动物骨骼形状后再制作模型，是采用3D扫描机(3D scan)取得骨骼结构3D资讯后，再以3D列印机(3D printer)列印出，并于最后以手工方式对模型进行加工和上色。
而因3D扫描器仅能取得骨骼结构表面的3D资讯，而无法取得内部资讯的关系，最终选择导入可以以非破坏性方式进行内部结构检测的X光CT电脑断层扫描来取得相关资讯。而这除了能减轻原本制作模型时的负担之外，同时也能对保管于容器内的珍贵标本(冷冻标本、浸泡标本)，在不取出容器的情况下以最小幅度的接触取得3D资讯。
更详细的内容部分，可参照下面连结说明。 -
医学研究(Medical research)
该案例是由日本三菱气体化学股份有限公司新泻研究所 Nur Syafiqah Mohamad Ishak 博士等人所发表的医学研究。
内容概要上，为于实验用小白鼠的饲料内添加抗氧化物质PQQ(PQQ, Pyrroloquinoline quinon)，并以X光CT电脑断层扫描来观察其细胞上的变化过程。由于相关内容为医疗研究论文的关系，在这边我们不赘述。
(* 引用自 Nur Syafiqah Mohamad Ishak, Midori Kikuchi, Kazuto Ikemoto. “Dietary pyrroloquinoline quinone hinders aging progression in male mice and D-galactose-induced cells”. 2024, 3-2, FIGURE 2有兴趣的业界朋友们，可参照下面连结内说明内容。
- Dietary pyrroloquinoline quinone hinders aging progression in male mice and D-galactose-induced cells
https://www.frontiersin.org/journals/aging/articles/10.3389/fragi.2024.1351860/full
- Dietary pyrroloquinoline quinone hinders aging progression in male mice and D-galactose-induced cells
说明到这边，相信读者们对于X光与CT电脑断层扫描的差异，以及其相关应用案例，有更进一步的认知和了解了。希望这些资讯，有助于您评估‧理解CT电脑断层扫描设备。最后，关于CT电脑断层扫描的单元，到这边我们全数会告一个段落。未来若还有关于资讯，会在汇整后再与大家分享。那么，期待我们未来再相见。
