CTシステムでは、X線管から放出されたX線光子が被写体を透過し、検出器に到達します。検出器は、検出器領域の各ピクセルにおける線量を感知します。これにより、被写体を回転させながらデジタル画像が生成されます。再構成ソフトウェアは、さまざまな角度から各位置の線量に基づいて仮想スライスを計算します。この結果をトモグラムと呼びます。トモグラムの各ピクセルは、物質の密度、すなわちボクセルを表します。

図1：CTプロセス

形状を測定するためには、対象物に表面を与える必要があります。これは通常、材料領域と空気領域を比較することで行われます。その中間の値が閾値（ISO 50法）として使用され、表面上の点を設定します。

図2：サブボクセル精度の表面決定

一番左の赤い点は、黒いボクセル（グレースケール値0）と下の白いボクセル（グレースケール値255）のちょうど中間に位置しています。簡略化のため、この例では垂直方向に配置された点のみを示しています。実際には、これは3方向すべてで行われます。右隣の例では、ボクセルのサイズが127で、表面がボクセルの真ん中に配置されています。グレースケール値が黒と白に近づくほど、表面はその方向に沿って移動します。

理想的な条件下では、理論的には表面の精度はボクセルサイズの 1/256 になります。これは、材料の面積が、覆われている面積に比例した信号 (グレースケール値) の変化を生み出すと仮定した場合です。実際には、散乱放射線、ピクセルノイズ、再構成アルゴリズムの近似など、複数の物理的影響により、スキャンデータは 100% 完璧ではありません。適切な CT スキャンでは、表面の精度はボクセルサイズの 1/10 とするのが良い経験則です。多くの未知の要素があるため、明確な数値を示すことは困難です。幸いなことに、測定の不確かさが何であるかを調べる方法があり、使用できる標準があります。

この分野における主要な規格は「GUM」、すなわちJCGM 100:2008「測定データの評価 ― 測定における不確かさの表現に関する手引き」です。これは一般的な手引きであり、あらゆる測定と単位に適用できます。やや複雑な数学的規格ではありますが、GUMを組み込んだより実践的な規格も存在します。

測定結果の分布を理解するには、そのプロセスをモデル化します。ほとんどの場合、測定値は正規分布に従い、平均値付近に集中すると仮定します。

GUMは「タイプA」と「タイプB」という2つのモデリングオプションを提供しています。タイプBは経験と過去のデータに基づいています。タイプAが100回実施されている場合は、判断に基づいて数値を算出することができます。
新規アプリケーションでは、タイプAを使用する必要があります。そのためには、同じタイプの対象物を1つ以上測定し、観測結果を分析します。測定機器は測定不確かさの一因に過ぎず、規格は測定不確かさの客観的な「確定値」を算出するための信頼できる方法を示す指針を提供します。

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