Micro-CT System for Small Animal Imaging

소동물영상을 위한 마이크로 컴퓨터단층촬영장치

We developed a high-resolution micro-CT system based on rotational gantry and flat-panel detector for live mouse imaging. This system is composed primarily of an x-ray source with micro-focal spot size, a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) flat panel detector coupled with Csl (TI) (thallium-doped cesium iodide) scintillator, a linearly moving couch, a rotational gantry coupled with positioning encoder, and a parallel processing system for image data. This system was designed to be of the gantry-rotation type which has several advantages in obtaining CT images of live mice, namely, the relative ease of minimizing the motion artifact of the mice and the capability of administering respiratory anesthesia during scanning. We evaluated the spatial resolution, image contrast, and uniformity of the CT system using CT phantoms. As the results, the spatial resolution of the system was approximately the 11.3 cycles/mm at 10% of the MTF curve, and the radiation dose to the mice was 81.5 mGy. The minimal resolving contrast was found to be less than 46 CT numbers on low-contrast phantom imaging test. We found that the image non-uniformity was approximately 70 CT numbers at a voxel size of ${\sim}55{\times}55{\times}X100\;{\mu}^3$. We present the image test results of the skull and lung, and body of the live mice.

살아있는 마우스 영상화를 목적으로 겐트리 회전형과 평판영상검출기를 기반으로 한 고분해능 마이크로 컴퓨터단층촬영 장치를 개발하였다. 이 장치는 주로, 마이크로 크기 광원사이즈를 갖는 X-선 광원, Csl (TI)과 결합된 평판형 상보성 금속산화 반도체 영상검출기(CMOS), 선형이송 카우치, 위치정보 엔코더와 결합된 겐트리, 그리고 영상데이터 처리를 위한 병렬처리 시스템으로 구성되었다. 본 장치는 겐트리 회전형으로 설계되었는데, 이는 살아있는 마우스를 CT 영상을 얻는데 있어서 마우스 움직임에 기인한 영상결점의 최소화에 유리하고 촬영하는 동안 쥐의 호흡마취시행에 여러 가지 장점을 갖기 때문이다. CT팬텀을 이용하여 개발한 CT장치의 공간해상도, 영상대비도 그리고 영상균일도를 평가하였다. 결과로써, 본 장치의 공간해상도는 MTF 곡선으로부터 10%에 해당하는 약 11.3 cycles/mm을 얻었으며, 마우스에 대한 방사선 피폭선량은 81.5 mGy의 결과를 얻었다. 저대비 영상팬텀을 이용한 영상실험에서 분해가능 최소영상대비차는 약 46 CT였다. $55{\times}55{\times}X100\;{\mu}^3$의 복셀(voxel) 크기에서 영상의 불균일도는 약 70 CT 임을 얻었다. 또한 본 연구에서는 살아있는 마우스의 몸체, 뼈, 그리고 간에 대한 영상 테스트 결과를 제시하였다.