Trial01_Micro-CT

날짜 : 20150718
작성자 : 김동호

도입

  • Trial01 데이타 획득에 관하여, 20150718에 이원섭 선생님과 통화를 하였다.
  • 일단 현재의 Trial01 데이타는 Micro-CT 라는 장비로 획득된 것이라고 한다.
  • 아울러, 단층촬영이 아닌, 현재의 데이타와 같은 회전변환 촬영 방식으로 3D 모델링을 해낸 예시가 있다고 한다.
  • 따라서 일단 현재 데이타를 가지고 3D 모델을 얻어낼 수 있는 수단이 어떤 것인지 확인해 보기로 하였다.

Micro-CT

  • 일단 구글링부터 했다. 제일 먼저 나오는 곳이 Bruker라는 회사다. 아마 이 분야에서 시장지배적인 역할을 하는 업체로 생각된다.
  • 여기서 Micro-CT의 개념부터 알아보았다. http://bruker-microct.com/company/methods.htm

Micro computed tomography or "micro-CT" is x-ray imaging in 3D, by the same method used in hospital CT (or "CAT") scans, but on a small scale with massively increased resolution. It really represents 3D microscopy, where very fine scale internal structure of objects is imaged non-destructively. No sample preparation, no staining, no thin slicing - a single scan will image your sample's complete internal 3D structure at high resolution, plus you get your intact sample back at the end!
How does micro-CT work? A micro-focus x-ray source illuminates the object and a planar x-ray detector collects magnified projection images. Based on hundreds of angular views acquired while the object rotates, a computer synthesizes a stack of virtual cross section slices through the object. You can then scroll through the cross sections, interpolating sections along different planes, to inspect the internal structure. Selecting simple or complex volumes of interest, you can measure 3D morphometric parameters and create realistic visual models for virtual travel within the object.

'마이크로 컴퓨터 단층촬영 ' 또는 'Micro-CT'란, 병원용 CT와 동일한 방법으로 스캔된 3D x레이 영상을 말한다. 하지만 크게 증강된 해상도로 더욱 작은 스케일을 볼 수 있다. 또한 3D 현미경과 같은 것인데, 대상물을 비파괴한 상태에서 내부 구조를 고해상도로 볼 수 있다. 샘플의 준비, 변형, 잘라내기 작업이 전혀 필요없이 대상물의 전체를 샅샅이 고해상도로 내부구조까지 들여다 볼 수 있게 된다. 작동 원리는, 정밀하게 포커싱된 x레이 소스 조사광을 대상물과 평면 x레이 디텍터에 쏘는 방법을 이용하는 것이다. 대상물을 회전시키면서 수백장의 사진을 얻어낸 후, 컴퓨터 상에서 그 사진들의 합성을 통해 가공된 전체 가상 단층 사진들을 추출해 낸다. 그러면 사용자는 전체 단면을 스크롤해서 볼 수도 있고, 또 단면들을 보간(인터폴레이션)하여 내부 구조를 분석할 수 있게 된다. 관심부위의 볼륨은 3D 형상 파라미터로 측정 가능하며, 또한 실물과 같은 입체 모델로 가시화할 수 있다.

  • 이것을 보니 Bruker사의 Micro-CT 제품의 원리를 이해할 수 있을 것 같다. 즉 기존의 일반적인 CT와는 달리, 이 장비는 작은 크기의 대상물을 보는 것이 목적이므로 직접 단층 촬영을 하기는 곤란한 조건이라는 점을 극복하기 위해, 대상물을 회전시켜 가면서 수백장의 사진을 촬영하여 시차를 가지는 데이타를 먼저 얻어낸 후, 그것을 자체적인 소프트웨어를 이용하여 가공한 후 합성된 2차적인 데이타로 '가상 단층영상'을 획득하는 것 같다.
  • 일반적인 OpenSource 소프트웨어들이 왜 이 장비에서 얻어낸 Raw Data를 해독할 수 없었는지 이해가 된다. 즉 이 장비만의 특수한 경우였던 것이다.
  • 따라서, 일반적인 3D Slicer 같은 소프트웨어에서 읽을 수 있도록 Bruker사의 데이타 가공 소프트웨어를 한 번 거쳐서 나온 결과 데이타를 이용하는 것이 맞는 듯 하다.
  • 그럼 데이타 가공을 위한 소프트웨어를 당연히 Bruker사에서 제공해 주지 않을까? http://bruker-microct.com/products/downloads.htm
  • 이곳을 살펴보니, "CTAn+CTVol" 소프트웨어가 그 기능을 담당하는 것으로 생각된다.
  • 일단 다운로드 받아서 살펴보았는데, CTAn은 일반적인 DICOM Viewer 정도에 해당하는 것 같다. CTVol은 *.p3g / *.ctm / *.stl 파일만을 읽을 수 있도록 되어 있는 3D Viewer 인 것 같다.
  • 여기서 Micro-CT 전용의 3D 포멧은 *.ctm인 듯 하다. 다만 이것은 3D 데이타이므로, DICOM 그림 데이타를 가공한 결과물일 것이다.
  • 따라서 CTVol의 직전단계에 해당하는 CTAn에서 데이타 가공이 가능할 것으로 보았는데, 역시나 'Custom Processing' 이라는 단추 안에 그 기능이 들어 있었다. 여기서 *.ctm 또는 *.stl 등을 만들어낸다. 문제는 Demo 버전에서는 'Custom Processing' 기능이 비활성화되어 사용이 불가능한 것 같다. CTAn UserManual (pdf)
  • 즉, 현재 데이타로 3D 모델을 만들어낼 수 있는 유일한 소프트웨어는 CTAn 뿐이다. 이 소프트웨어는 윈도우 전용으로밖에 제공되지 않으며, Demo 버전 뿐이다. 라이센스 파일은 일단은 장비를 보유한 고객들에게만 제공하는 것 같다(장비 통제용 PC의 Control Software Folder 안에 라이센스 텍스트파일이 들어있다고 한다). Licensing of SkyScan CT-analyserhttp://bruker-microct.com/next/CTAn01.pdf)

결론

  • Trial01 데이타를 획득한 장비가 Bruker사의 제품일 경우를 일단 가정합니다. (어떤 제품인지 모르기 때문)
  • Trial01 데이타를 3D STL 파일로 변환하기 위해서는, Bruker사에서 제공하는 CTAn 소프트웨어를 사용해야만 합니다.
  • CTAn 소프트웨어의 라이센스 파일이 필요한데 그것은 장비 통제용 PC 안에 넣어서 납품된다고 되어 있습니다.
  • 라이센스 파일은 ctan.lic 이라는 이름으로, ctan 폴더 안에 들어있다고 합니다.
  • 이 파일을 복사해서 보내주시면, 계속 작업이 가능할 것으로 생각됩니다. (Bruker사에서 라이센스 파일을 다른 PC에 다수 복사해서 사용해도 무방하다고 공식 허용하고 있음)
  • 라이센스 파일을 적용 후, CTAn을 통해 데이타를 가공하여 (1) 단층데이타셋 (2)3D STL 파일을 얻어낼 수 있을 것입니다.
  • 다만 얻어낸 STL 파일은 좀 지저분할 것이므로, 수작업을 통해 데이타를 좀 깨끗하게 정돈해 줄 필요가 있지 않나 예상됩니다.