Projekt

Gegenstand des Forschungsprojekts ist die Entwicklung, Verbesserung und Evaluierung von Verfahren zur exakten Bildrekonstruktion in der Computer Tomographie (CT). Die Projektionsdaten werden entlang neuartiger Abtastbahnen in Kegelstrahlgeometrie akquiriert. Für die Datenakquisition eignen sich beispielsweise moderne C-Bogen CT Anlagen. Neben der Auswahl und Untersuchung der Abtastbahnen steht die Entwicklung von Strategien zur korrekten Handhabung realer Daten und zur Reduzierung von Rekonstruktionsartefakten im Vordergrund. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die Kalibrierung der Anlage dar, die benötigt wird um Abweichungen von der Idealgeometrie bei der Rekonstruktion berücksichtigen zu können. Das Forschungsprojekt wird von unserem industriellen Partner Siemens Medical Solutions unterstützt. Siemens Medical Solutions stellt außerdem den Zugang zu den neuesten Röntgenanlagen zur Verfügung und ermöglicht so die Entwicklung unter realen Bedingungen. Das Projekt ist auf drei Projektjahre ausgelegt: Im ersten Projektjahr 2005 wurde ein Prototyp des M-Line Algorithmus im Rahmen eines Forschungsaufenthaltes bei der Forschungseinrichtung UCAIR (www.ucair.med.utah.edu) der University of Utah unter Betreuung von Prof. Frederic Noo für die exakte Bildrekonstruktion mit realen Daten einer C-Bogen CT Anlage für eine Abtastbahn bestehend aus einem Teilkreis und einem Kreisbogen implementiert. Im zweiten Projektjahr 2006 erfolgte die intensive Evaluierung und Verbesserung dieses Prototyps in Hinblick auf entstehende Rekonstruktionsartefakte. In weiterfuehrender Zusammenarbeit mit der Forschungseinrichtung UCAIR der University of Utah (www.ucair.med.utah.edu), konnte die Bildqualität des Verfahrens weiter verbessert werden. Die Forschungsergebnisse wurden auf der IEEE MIC Konferenz 2006 in San Diego (CA, USA) in zwei Beiträgen veröffentlicht, wobei die Robustheit des Verfahrens bestätigt werden konnte. Im dritten und abschliessenden Projektjahr 2007 wurden folgende, vertiefende Themenschwerpunkte gesetzt und bearbeitet:

1) Rekonstruktion mit abgeschnittenen Projektionen.
2) Untersuchung eines wesentlichen Implementierungsschrittes fuer exakte Rekonstruktionsverfahren (Ableitung entlang der Abtastbahn).
3) Akquisition und Rekonstruktion von klinisch relevanten realen Daten.

Punkt 1) beinhaltet die Untersuchung des Artefaktverhaltens bei axial und trans-axial abgeschnittenen Projektionen anhand des M-line Algorithmus fuer die Teilkreis-und-Bogen Abtastbahn, sowie die Untersuchung des Artefaktverhaltens beim Einsatz heuristischer Datenextrapolationsansaetze. Erste Ergebnisse wurden auf der 3D07 Konferenz in Lindau veroeffentlicht. Punkt 2) beschaeftigt sich mit der Entwicklung eines neuen, numerisch robusten Verfahrens zur Bestimmung der Ableitung entlang der Abtastbahn und dem Vergleich mit alternativen Ansaetzen. Erste Ergebnisse wurden auf der IEEE MIC Konferenz 2007 in Honolulu (Hawaii, USA) veroeffentlicht. Punkt 3) zielt auf die Identifizierung und Behebung von Kegelstrahlartefatkten bei realen und klinisch relevanten Daten ab. Dazu wurden mehrere Datensaetze eines menschlichen Thorax Phantoms akquiriert und mit dem M-line Algorithmus rekonstruiert. Erste Vergleiche mit dem im klinischen Alltag eingesetzten Feldkamp Algorithmus waren, in Hinblick auf die Behebung der Kegelstrahlartefatkte, vielversprechend. Es ist geplant die Ergebnisse im Jahr 2008 in einer einschlaegigen Fachzeitschrift zu veroeffentlichen. Die Arbeit wurde durch zwei weitere Forschungsaufenthalte an der University of Utah massgeblich unterstuezt.