Grundlagen der Bildrekonstruktion klinischer CT-Daten

Die Computertomographie basiert auf der Aufnahme von Röntgenbildern aus sehr vielen Blickrichtungen. Das Umrechnen dieser Projektionsdaten in Bilder bezeichnet man als Bildrekonstruktion.

Das Standardverfahren der Bildrekonstruktion ist die gefilterte Rückprojektion.

Um neben Kreisscans auch Spiraldaten rekonstruieren zu können, muss die gefilterte Rückprojektion erweitert werden. Bei Spiralscannern mit nur wenigen Zeilen benötigt man die so genannte z-Interpolation als Vorverarbeitungsschritt, um dann schichtweise eine gefilterte Rückprojektion durchführen zu können. Bei CT-Scannern mit bis zu 64 Detektorzeilen wird stattdessen ein Umsortieren der Projektionsdaten in virtuelle in die Spirale gekippte Kreisscans nötig. Diese rechnet man dann wieder durch die gefilterte Rückprojektion in Bilder um. Für CT-Geräte mit noch größeren Kegelwinkeln, beispielsweise für Anlagen mit 128 oder 256 Detektorzeilen, lässt sich eine optimale Bildqualität durch eine aufwändigere 3D gefilterte Rückprojektion erreichen. Dabei werden die Spiraldaten gefiltert und direkt in das Volumen dreidimensional zurückprojiziert.

Als Alternative zur Bildrekonstruktion mittels gefilterter Rückprojektion werden derzeit neuartige iterative Bildrekonstruktionsverfahren entwickelt. Ziel ist es, die hohe Flexibilität dieser iterativen Rekonstruktion zur Verringerung des Bildrauschens, zur Erhöhung der Orts- oder Zeitauflösung, oder zur Unterdrückung von Artefakten zu nutzen. Echte iterative Verfahren beinhalten einen mehrmaligen Wechsel zwischen Rohdaten- und Bildraum und sind mit einem Vielfachen der Rechenzeit herkömmlicher Verfahren rechentechnisch noch zu aufwändig, um routinemäßig eingesetzt zu werden. Um ähnliche Ziele zu erreichen bieten die Hersteller deshalb lediglich iterative Bildnachverarbeitungsverfahren an, die korrekterweise der Bildrestauration anstelle der Bildrekonstruktion zuzuordnen sind.

Lernziele:

• Gefilterte Rückprojektion

• Spiral-CT Rekonstruktion

• Iterative Bildrekonstruktion

Korrespondierender Autor: Kachelriess M

Institut für Medizinische Physik (IMP), Henkestr. 91, 91052 Erlangen

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