X光三維成像系統已經廣泛應用於醫療界以及材料開發上，而且X光檢測系統在工業應用與電子業應用上也備受重視。本文先就X光儀器最重要的光源以及偵測器的系統開發技術進行介紹，接續的影像優化以及如何達到國家量測標準，則對於X光三維成像系統的開發端非常重要。在應用端中，三維斷層掃描系統常應用於疾病檢測以及提供三維資訊讓醫師擬定治療策略，也常使用於動物疾病模式，這種快速又精確的檢測對於藥物開發以及基因治療產業非常重要。更特別的是，三維X光檢測可以快速且精確地顯示檢體的內部結構，並可利用演算法結合二維特性分析，這類技術能提供充足資訊，應用在醫材開發甚至地質學與能源開發上，可加速研發，提高產品成功率。
本文將從以下大綱，從儀器開發端以及技術應用端向讀者介紹X光斷層掃描技術，並舉實例說明X光三維檢測於疾病治療、藥物開發、醫材開發的應用。
‧X光三維檢測之開發
‧AXI模組硬體設計
1. 閃爍體優化技術
2. X光成像技術
3. X光影像分析模組優化技術
‧規格驗證與關鍵技術關聯性
1. 提升影像對比智慧調控
2. X光工業性能驗證標準
‧X光三維檢測之應用
‧X光三維檢測應用於疾病治療與藥物開發
‧三維檢測應用於醫材開發
‧多尺度三維檢測
【內文精選】
三維成像與影像解析的市場隨著醫療、生物科技、電子業以及材料學上的需求而日益蓬勃發展，在市場調查機構Allied Market Research所發表的調查報告中提到，3D成像市場在2015年已有46億美元，而預期在2022年市場規模會達到213億美元，其應用產業的產值更是遠超過這個數字。其中一項最常被大家應用的技術是X光斷層掃描技術(X-ray Computed Tomography; XCT)。
X光三維檢測之開發
本文所介紹技術開發之X光檢測模組，影像偵測器模組為使用Compound複合材料，且可進行優化規格調控，將填補設備商在開發系統上的缺憾，提高台灣AXI檢測的整體競爭力。其開發核心為高精度線上X-ray即時分析技術，利用可調整參數之取像系統，以提高特徵處之影像對比；並搭配高感度偵測器規格，提升影像之解析度，進而提升系統之檢測精度。
AXI模組硬體設計
1. 閃爍體優化技術
目前X光偵測器常用的材料是CsI(Na)及CsI(Tl)，其優點是轉換效率(Light Yield)高，但是餘輝太大。另外，GdOS也是常見的閃爍體，優點是餘輝小、成本較低，但轉換效率略差。
CCD響應對CsI系列閃爍體的發光頻譜如圖一所示。CsI與GdOS比較色散範圍則如圖二所示。其中轉換X-ray至後端感測器可以量測的波段，閃爍體的發射頻譜與偵測器最大響應匹配度愈高，轉換效率與響應度愈大，整體偵測器有最佳反應。
所使用的Compound閃爍體材料如圖三，可調控Doping比例達到最佳CMOS吸收特性，發揮短輝光、高轉換效率的優勢，能降低X光轉換訊號所消耗的能量，有效提升影像對比度、大幅增加影像辨識效能。
圖三、Compound閃爍體材料特徵光譜
規格驗證與關鍵技術關聯性
1. 提升影像對比智慧調控
針對待測件硬體優化功能如圖九所示，包含：①材料穿透度對應加速電壓調控功能，藉由影像判讀不同材質間的吸收特性，選擇適當的工作電壓，提高影像的灰階變化（想要了解更深入的內容嗎？請登入會員下載下方附檔）
圖九、待測件輪廓優化功能
X光三維檢測應用於疾病治療與藥物開發
斷層掃描在臨床上應用很廣，從骨科、牙科以及癌症檢測跟癌症治療策略的規劃都會用上。我們常搭配顯影劑使用對比增強電腦斷層掃瞄(Contrast Enhanced Computed Tomography; CECT)；而在影像演算法上也日益進步，除了常用的反投影(Filtered Back Projection; FBP)重組演算法（圖十一），現在可以運用新的疊代法重組(Iterative Reconstruction; IR)，這種演算法能在原始影像資料消除雜訊並抑制偽影提升訊噪比(Signal Noise Ratio; SNR)，這代表可以使用更少…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：樓修成、林子閎／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」391期，更多資料請見下方附檔。