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科普知识:CT电脑断层扫描的实务运用

2023-02-14

科普知识:CT电脑断层扫描(Computed Tomography)的实务运用

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在前面的单元内,我们有针对CT电脑断层扫描进行简单的介绍,相信有阅读过的读者们,对于CT电脑断层扫描应该都有了简单和概略上的了解。
若有读者还没有阅读的话,可以按下面的文字连结前往确认。

那么在接下来的内容部分,我们会针对CT在实际现场上如何去运用进行相关介绍说明。

CT电脑断层扫描的各领域运用案例

那让我们来复习一下,所谓的CT电脑断层扫描是利用游离辐射(电磁波or粒子)的特性对检测物体进行穿透拍摄,并在进行穿透拍摄时所产生的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,针对扫检测物体内的结构进行检视确认。那么在各领域上,实际上又是怎么样去被运用?

  • 工业领域上

    在工业领域上来说,CT电脑断层扫描多半会被运用在产品研发(PD, Product Development)或是品质管理(QC, Quality Control)上,对产品进行品质抽检瑕疵检测、内部结构确认…等上面,来辅助开发、设计人员针对产品的进行修改或是品质提升。那在实际案例上,下面动画连结内容是利用X光CT断层扫描机,对汽车引擎零件进行内部结构的剖析和确认。

  • 医学领域上

    那在医学领域上,如我们所众知的多半是会被运用在对于人体或是动物身上,对骨骼内脏…等进行透视拍摄扫描,来提供医护人员有更客观的资讯情报来做进一步的医疗判断。举例来说像是下面连结动画内,为日本医疗仪器厂商的RF co.,ltd.在介绍在牙科诊所内所运用的牙科用CT X-ray是如何去运用并拍摄患者牙齿骨骼,让牙医可以更客观地去判断要如何对病患进行治疗。

    (* 引用自日本RF co.,ltd Youtube频道)

  • 学术研究领域上

    而在工业和医学领域之外,工业用CT也可以被运用在学术研究领域上。举例来说,也可以运用在像是具有历史‧文化意义的国宝、贵重古物等的调查维护修理上。像下面的连结动画内,为日本东京上野的东京国立博物馆的调查分析人员,介绍如何去运用X光CT装置对日本国宝、贵重古物等进行调查和维护。 (影片内容虽然为全日文,不擅长外语的读者可以使用Youtube的字幕系统进行辅助观看。)

    (* 引用自日本东京国立博物馆Youtube频道)

CT电脑断层扫描的实际运用

那在前面的说明中,我们了解了CT电脑断层扫描在各领域上的运用案例,那实际的运用上又大概会是如何?
目前,在市面上虽然有多家厂商制造销售X光CT装置,但从运用概念上来说是其目的是大同小异。毕竟使用CT电脑断层扫描的目的,就是要去扫描‧确认对象物内部的结构情况。不过就差异上来说,其实各家厂商所生产的CT设备的差异,仅有其所使用的CT拍摄方式、功率、精度上有不同而已。
在接下来的内容,将会实际使用CT设备进行CT电脑断层扫描拍摄作业,来带大家了解实务上要怎么去运用工业用CT。

  • 扫描工具以及对象物

    首先,在此次的CT电脑断层扫描拍摄上,我们将使用由日本RF co.,ltd.所生产的设备「RF NAOMi-CT 3D系列 工业用CT」,并对一个内容物不明的黑色小盒子进行CT扫描。而这次扫描的最大目的为,在「不打开、不破坏盒子的情况下」来确认其内容物是什么?
    然而,为什么需要预先设定目的的原因,其实主要是因为CT的穿透功率设定的问题。因拍摄对象的材质不同,若在进行CT电脑断层扫描时设定功率过高或过低,很有可能会造成最后成像不明显的情况发生。而实际详细的情况,我们将会在下面的内容进行介绍。

 

  • 扫描过程

    首先,将NAOMi-CT的滑门打开后,将黑色小盒子放置入CT设备内。并微调整其位置和角度,以便进行CT摄影和成像。接着,将滑门关上并开启专用扫描软体后,随意设定穿透条件后进行一次”测试扫描”来确认内容物。

    在进行测试扫描后,我们确认到箱内有长条形棒状物体,但现阶段因显像有些不清楚的关系尚无法判别内容物是什么。通常在显像时若所设定之功率不足的情况下,因穿透效果不佳(如同下图一般)的关系,可能会造成CT装置在拍摄后的电脑成像结果非常模糊且难以辨别。
    为此,在这边我们需要稍微调高其功率,来使最后的成像结果可以达到我们的需求。
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    在微调高功率后,与稍早显像相比清楚了许多。在现在所设定的功率下,我们可以清楚观察到内部物体的结构和形状。但目前显现上只有平面的X光透视图的关系,接下来将会使用CT拍摄功能来进一步拍摄内容物。
    此外,在这边补充说明一下。我们可以观察到虽然因调高功率使穿透率变强且显像也更明显,但同时也使原来仍可依稀可看到的黑色小盒子轮廓消失了。这也就是前面内容有所提到,因拍摄对象材质不同在不同的功率下,显像上会有不明显或是部分结构消失的情况产生。
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    进行CT拍摄(6倍速) [*实际处理所需时间约为1分半]。
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  • 扫描后处理

    在CT拍摄完成后,由系统自动汇整的成像结果较为粗糙的关系,在这边我们可以调整一些相关参数,让实际成像结果更容易辨别。
    NAOMi-CT, CT電腦斷層掃描, CT, Computed Tomography, コンピュータ断層撮影,经过相关参数调整后,我们可以清楚确认到其内容物应为「USB硬碟」。
    NAOMi-CT, CT電腦斷層掃描, CT, Computed Tomography, コンピュータ断層撮影,接下来我们打开小盒子来确认,在小盒子内的内容物也确实为「USB硬碟」没错。那来比对前面对CT的成像结果,我们可以发现其调整的结果也更贴近实际状态。

    在确认CT拍摄的成像结果与实际内容物一致后,接下来我们就可以对拍摄结果进行任意方向的内部结构确认。随着三轴方向的断层轴的移动,可以确认USB内PCB电路板上装设的电子元件是否正确装设,或是进一步确认电子元件的内部情况。
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到这边我们已经达成最大目的,就是在「不打开、不破坏盒子」的情况下,以非破坏性的手法来确认其内容物。除此之外,我们甚至可以进一步去确认到USB硬碟内的晶片实际打线状况。倘若CT电脑断层扫描能运用在生产现场上,应可以提供更客观且非破坏性的方式,来辅助开发、设计人员进行产品的品质抽检、瑕疵检测、制程修改…等业务。

最后,说明到这边,相信大家都已经知道实务上要如何去CT电脑断层扫描。在下个单元,我们会针对X光CT功率、管制法规以及如何挑选适合的CT设备做进一步说明。

那么,期待我们在下个单元相见。

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