Klinik für Strahlenheilkunde

Korrektur der Strahlaufhärtung zur Reduktion von Artefakten im Cone-Beam CT

Strahlaufhärtung: Aufgrund der polychromatischen Natur des Röntgenspektrums ist der Schwächungskoeffizient abhängig von den Photonenenergien. Übliche Rekonstruktionsmethoden betrachten das Röntgenspektrum jedoch als monochromatisch, wodurch in den rekonstruierten CT-Bildern ein Fehler in den errechneten Hounsfield-Einheiten entsteht. Daraus folgt eine Verminderung der Bildqualität sowie Artefakte wie „cupping“ und „streak lines“ (Abb. 1). Das Ziel des Projekts ist die Korrektur der fehlerhaft berechneten Hounsfield-Einheiten an den verschiedenen Cone-Beam CT Systemen unserer Linearbeschleuniger (XVI System, Elekta Instrument AB Stockholm). Die verwendete Methode ist eine Kombination aus Linearisierung und „post-reconstruction“. Dies hat den Vorteil, dass kein Vorwissen über das Röntgenspektrum erforderlich ist. Außerdem kann die Inhomogenität des Objektes berücksichtigt werden.

Zunächst erfolgt die Datenaufnahme mit einer ersten Bildrekonstruktion. Aufgrund dieser Ergebnisse wird sowohl ein „Ray tracing“ Algorithmus als auch eine Segmentierung zur Unterscheidung der verschiedenen Materialien durchgeführt. Anschließend folgt die Strahlaufhärtungskorrektur mithilfe von Linearisierungskurven. Dafür werden experimentell die Schwächungskurven für die verschiedenen Materialien bestimmt. Diese Strahlaufhärtungskorrektur liefert die korrigierten Daten. Abschließend erfolgt eine Rekonstruktion der korrigierten Daten, dies führt zu den korrigierten CT-Bildern.

Die experimentelle Validierung der Methode erfolgt mithilfe von homogenen und inhomogenen Zylinderphantomen (Abb. 3). Es werden verschiedene Materialien untersucht (Knochen, Wasser, verschiedene Metalle). Anschließend werden die Ergebnisse der Berechnung der Hounsfield-Einheiten mit der vorgeschlagenen Methode mit den Ergebnissen der ursprünglichen Berechnung verglichen.