ㄧ、前言

1. 呂宏志、倪于晴、方毓廷、詹美齡 H. C. Lu, Y. C. Ni, Y. T. Fang, M. L. Jan 核能研究所輻射應用中心 INER micro-CT系統之數據擷取與人機介面精進Data Acquisition and Graphical User Interface based on INER micro-CT System gamma curve函數將所擷取之投影影像轉換，以提高ROI (region of interest，感興趣區域)影像對比度，藉此提升影像品質。 圖5 INER micro-CT系統改良後之新型人機介面 三、結果與討論 本INER micro-CT系統人機介面程式主要包括：系統參數設定、啟動X射線、系統校正、標的物及空氣背景值造影、影像轉換六大部 分。系統執行效率部分，過去舊型人機介面程式做完200個角度造影，因為需要使用者手動去設定系統參數及啟動X射線真空管，平均花費時間為15分鐘以上；而改良後之新型人機介面程式把動物實驗用之系統參數值(45kV,0.5mA,500ms)內建於程式中，且可自動啟動X射線真空管，經實驗後證實，新型人機介面程式做完200個角度造影的平均花費時間只需12分鐘，較過去提升系統工作效能20%。另外，由於操作方法不統一，也可能是造成系統發生當機的原因，故本研究亦訂定標準化操作流程，讓使用者有正確操作規範，以減少人為操作錯誤的發生。最後，為了提高投影影像品質，本研究採用自行設定之gamma curve函數進行轉換，圖6(a)及6(b)分別為INER micro-CT系統例行動物實驗轉換前與轉換後之投影影像，可清楚看到後者ROI(A區域)之灰階分佈明顯拉大，接近影像等化後效果，影像品質及對比度都較前者佳。 圖6(a) 投影影像經gamma curve轉換前影像 圖6(b) 投影影像經gamma curve轉換後影像 四、結論 本研究已成功將動物實驗用INER micro-CT系統之人機介面程式改良，除了優化人機介面外，亦根據使用者之需求，將內建系統參數、自動啟動X光管及影像轉換等功能加入程式中，並訂定標準化操作流程，以減少人為當機的機率，達到提昇數據擷取效率20%、系統穩定度及增加投影影像對比之目的，且所轉換後的影像將更利於後續之影像重建及分析作業。 ㄧ、前言 核研所自行開發之動物實驗用INER micro-CT系統利用X射線穿透原理，配合影像重建技術形成三維剖層影像，以非入侵的方式即可獲得活體內部結構資訊，對於動物腫瘤監測、疾病模型等實驗有很大的幫助。可結合micro-PET(微型電腦斷層造影系統)，使原本功能性影像更具結構資訊，且更容易解讀，並利用micro-CT的高解析度以提升定量、準確度，以減少誤判的可能性。 二、材料與方法 INER micro-CT系統外觀如圖1所示，共有三大硬體組件，一是X射線真空管，二是X射線之偵檢紀錄裝置，三為旋轉機構之機構裝置。本系統所採用之微焦點之X射線真空管為OXFORD公司生產，其電源供應控制單元可供應5.5V的電壓及3.5A的電流以啟動X射線真空管。X射線之偵檢記錄裝置是DALSA公司生產之CCD攝影機偵檢器，此偵檢器之偵檢區域最大範圍為70 mm x 70 mm，影像解析度為1024 x 1024像素數，灰階解析度為14位元(即214 = 16384個灰階)。INER micro-CT系統採用錐形射速設計，圖2為系統示意圖，標的物置於床台上靜止不動，但利用旋轉機構帶動X射線真空管與偵檢器旋轉，以取得各角度之投影影像(projection image)。 系統控制與傳輸架構如圖3所示，其人機介面部份是用LabVIEW軟體所撰寫之程式控制X射線真空管之電壓及電流，並透過GALIL運動控制卡輸入馬達移動訊號，藉由旋轉機構帶動X射線真空管與偵檢器旋轉至目標位置，以進行各角度之造影；影像擷取程式的軟體是以Visual C++自行發展，將造影所取得之造影結果經由PCI介面卡回傳至INER micro-CT系統，並進行初步處理後儲存投影影像資料，而後以Feldkamp演算法重建3D影像，圖4為過去實驗以小鼠全身造影後經Amira軟體3D影像重建結果。 圖1 系統外觀 圖2 系統示意圖 圖3 系統控制與傳輸架構 圖4 3D影像重建結果 根據X射線真空管之操作手冊指出，為確保X射線真空管壽命，正確的操作須從小至大增加電壓及電流，過去的舊型人機介面需以手動方式操作好幾回，相當麻煩且費時，本研究改良之新型人機介面程式只要啟動電源按鈕，系統就會自動將電壓及電流由小至大傳至X射射線真空管。另外，舊型人機介面是透過主程式來連結各子程式，這樣當系統同時執行不同視窗之各子程式時，較容易發生衝突而當機；新型人機介面除了優化程式外，亦將程式之功能整合，以增加系統穩定度，整合後如圖5所示。最後，本系統藉由自行設定之