В прошлой статье из цикла «Цифровой рентген» мы бросили клич всем заинтересованным в микротомографических исследованиях. Это принесло свои плоды, приезжали как коллеги-технари, так и представители от научного сообщества. Сегодня мы бы хотели рассказать про опыт сотрудничества с Марией Борисовной Медниковой, известным антропологом, доктором исторических наук Института Археологии РАН.  В тексте будет много человеческих черепов и костей крупным планом, так что если это вызывает у вас дискомфорт — еще не поздно переключиться на другую статью. Enjoy!  Статья — плод нескольких умов, для сохранения авторства применяется следующая легенда: Остальное — ваш покорный слуга, Артём Устинов. Да, если есть желание чуть глубже копнуть в физику рентгеновской визуализации и пообщаться — заходите в нашу лабораторию на ResearchGate. Сейчас там не шибко много всего, но Артёмы над этим работают;) Интро Чем микротомография отличается от просто томографии? В первую очередь размером объекта. Микротомография работает с объектами от 1 до 200 мм диаметром. Томография — с большими медицинскими (человек в целом, череп-челюсть) или промышленными объектами (от двигателя до целого автомобиля). Во вторую очередь разрешением картинки, это касается отличия медицинской КТ от микро КТ и промышленной КТ. Медицинская КТ имеет, как правило, разрешение 512^3 или 1024^3 вокселей, что немного. Обусловлено это минимизацией дозы на пациента и повышением скорости захвата проекций. Для микро КТ пределов по разрешению особо нет, обычно от 2k^3 до 5k^3. Дозу можно дать любую, время захвата от 30 минут до 12 часов, иногда даже дней, в особо тяжелых случаях. Чем больше диаметр объекта — тем более высокого разрешения детектор следует применять, иначе размер вокселя может скрыть дефект. Предмет исследования  Немного о железе Томографию мы проводили на своем самом первом томографе, даже вернее испытательном стенде томографии. Он кривой, косой и без шкафа рентгеновской защиты (стоит в рентгенозащитной комнате), но работает за двоих.
Технические характеристики: Главная «фишечка» этого стенда томографии — можем поставить любой детектор собственного производства и «тщательно доработать напильником». Для данного исследования мы выбрали топовый детектор Марк 2430 с матрицей 27 мегапиксел. Это очень круто, поверьте на слово. Пара комментариев про рентгеновский аппарат — ранее я озвучивал, что для микротомографии применяется специфический класс аппаратов, называемых микрофокусными.  Проще говоря, рентген выходит из точки микронного размера. Это сильно улучшает качество изображения и позволяет увеличивать «физически» картинку. На стенде использован отечественный аппарат от наших друзей из СПБ — компании «Элтех-Мед». Мы также используем несколько импортных аппаратов (Spellman, Hamamatsu), но для других задач, где требуется воксель 2-5 мкм.  Немного о софте Для томографической реконструкции и анализа используем различные пакеты ПО в зависимости от задачи: VolumeGraphics VGS, Siemens CERA, ThermoFisher Avizo + несколько отечественных пакетов. В данном примере все изображения сделаны в Siemens CERA. Да, под томографию желательно иметь очень производительную станцию. У нас была потребительская сборка: Core i7, 128 Gb RAM, GTX 2060 6 Gb, SSD диск. Часть ПО оптимизировано под CUDA и рендерит объекты в визуализаторе довольно шустро, а вот анализ объемов, в том же VG, реализован на CPU и это боль длиной в 15-60 минут на среднем датасете. Возлагаем большие надежды на AMD Threadripper (скоро привезут). Выглядел процесс съемки примерно так:
 Что мы увидели  Ниже видно удачное попадание стрелы, хедшот медного века.
 Ниже трепанация черепа, если кто не понял. Можно было даже выжить после этого. Железные люди медного века, никаких антибиотиков, только природные силы организма.
 Выглядит это примерно так:
 А так выглядит инфекция:
 Выводы Для нас это был интересный опыт. Подержать в руках останки предков 4000 летней давности — непередаваемое ощущение. Также это хороший ответ всяким любителям рептилоидов и пришельцев — вы бы только знали, что древние люди творили с со своими телами в поисках красоты: изменение формы черепа, трепанации, заточенные зубы и прочие прелести. С технической стороны самое сложное — работа с большим объемом данных. Обычное, медицинское, КТ это 1k кубик в 12 бит, в лучшем случае. А у нас тут 3k...5k в 16 бит. С такими данными только оптимизация ПО для реконструкции и визуализации — еще тот геморрой, что уж говорить про анализ и обработку данных (сегментацию, фильтрацию, структуру). P.S. Книги Марии Борисовны можно посмотреть и купить в магазине Лабиринт P.P.S. Дальше мы бы хотели поработать со стоматологами и имплантологами. Если у вас есть интересные задачи — пишите;) Ну и не забывайте о стоматологической гигиене:
 P.P.P.S. Спасибо Свете за арт обложку! Разработчик рентген оборудования