Micro CT has been used widely in research fields of specimens and small animals for its ability of non-destructive or in vivo imaging. Micro CT with dual energy options has become particulary important in the preclinical studies such as obesity. In this study a simple post-reconstruction dual energy CT method is proposed. A dual energy CT algo-rithm for monochromatic x-rays was adopted and applied to the dual energy CT of poly-chromatic x-rays. The algorithm for monochromatic x-rays was implemented and tested with a mathematical phantom. In order to test the sensitivity of this algorithm to errors of x-ray energies values a simulation study was performed with the mathematical phantom. To represent a polychromatic x-ray energy spectrum with a single energy, mean energy of the normalized spectrum and equivalent energy were used as representative energy of polychromatic x-ray. The proposed method was experimentally tested with two different micro CT scanners and a test phantom made of PMMA, water and graphite. CT scans were taken at 40 $kV_{p}$, 50 $kV_{p}$, 60 $kV_{p}$, 70 $kV_{p}$ and 80 $kV_{p}$ of energy. The dual energy calculations to extract the effective atomic number ($Z_\it{eff}$) and the electron density information of the phantom materials were carried out with CT images of all energy pairs. The effective atomic number and the electron density values obtained from the proposed method were compared with the theoretical values. The results showed that, using the mean energy to represent a polychromatic spectrum, errors less than 6.0 % in the extracted values can be achieved. Computation acceleration techniques, such as OpenMP and CUDA, were used for fast computation. These techniques reduced computation timeup to a few hundred times. The proposed method showed the simplicity of calculation, practicality and thus the feasibility to use with a general polychromatic CT.
엑스선 단층촬영 장비는 의료진단 분야에서나 비파괴검사에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 특히 생명과학 분야에서 마이크로 단층영상기기의 이용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 간편하게 이용가능한 후재구성방식 이중에너지 엑스선 단층영상 방식이 제안되었다. 기존에도 이중에너지 단층영상 방법들이 다수 존재하지만, 보다 적은 비용으로, 기존 보유장비를 이용해서 단순하고 편리한 이중에너지 단층영상의 획득이 본 연구의 목표이다. 단파장 엑스선을 이용한 이중에너지 단층영상 알고리즘을 확장하여 기존의 다파장 엑스선 단층촬영기기로 부터 얻은 단층영상을 이용한 이중에너지 영상을 획득하도록 하였다. 단파장 엑스선 알고리즘을 구현하고 수학적 모형으로 구현의 정확성을 검증하였다. 이알고리즘의 민감도를 측정하기 위해 에너지에 오차를 주고 그로 부터 결과값이 어떻게 변하는 지를 수학적 모형을 통해 측정하였다. 제안된 방법은 단층영상으로 부터 물체의 선형감쇠계수를 추정하고, 대표 에너지값을 구하여 단파장 엑스선 재구성 방법을 통하여 이중에너지 영상을 얻는다. 다파장 엑스선의 대표에너지 값을 결정하기 위해 엑스선 분광의 대등에너지 값과 평균에너지 값으로 각각 계산결과를 얻었고, 그 결과와 이론값의 오차를 비교하였다. 두 개의 마이크로 단층촬영기기를 이용해서 단층영상을 얻었고, 그 단층영상들은 각각의 기기에서 40 kV, 50 kV, 60 kV, 70 kV, 그리고 80 kV의 관전압을 이용해서 얻어졌다. 이중에너지 영상은 유효원자번호 영상과 전자밀도 영상 두 가지를 동시에 얻는다. 각각의 관전압에서 얻은 영상들 중 한 쌍을 이용해서 이중 에너지 영상을 얻는데, 두 단층영상의 관전압의 차이가 클수록 오차가 줄어들고, 영상의 품질이 좋아짐을 확인할 수 있다. 유효원자번호 영상에서는 다소 큰 오차를 보이지만, 전자밀도 영상에서는 충분히 낮게 오차가 형성됨을 확인하였다.
또한 OpenMP나 CUDA와 같은 병렬계산처리 방식을 이용해서 계산시간을 단축시키고자 하였다. 각각의 방법은 충분히 빠른 계산 가속화를 보여준다. 제안된 방법을 통해 얻은 이중에너지 영상 중 특히 전자밀도영상을 통해서 원 단층영상의 화질개선을 도모할 수 있고, 물체 내부의 물질 식별에도 이용될 수 있음을 보였다. 또한 이 방법은 기존 의료단층영상에도 적용될 수 있다.
