自校准电子计算机断层扫描

自校准电子计算机断层扫描

总结

根据上测量衰减型材的多色辐射X射线计算机断层扫描(CT)。 polychromazität由辐射和由于散射的辐射,以一种非线性的关系的重建所需的线积分测量值。如果这种关系是已知的,例如,通过模拟或校准,原始数据可以是适当的预校正。在一个离散的范围内的值的对象(一个或多个本草细胞型,只有少数的灰度级值的对象)的情况下,提供自校准,其中要测量的对象是校准时间。本文介绍了一些经验校准之前,适合自校准离散对象,并讨论可能的应用。

关键词:电脑断层扫描,束硬化,散射辐射,拔罐,校准

图1:值TomoScope HV紧凑微米精确的三维检测对象是CT扫描仪。得到进一步增强,在测量过程中的非线性校正的精确尺寸高度精确的测定。

1引言
X射线断层摄影术是一个既定的测量方法及非破坏性材料测试今天。我们的目标是演示的质量或电子密度值的几何尺寸精度高(图1),精度高的物质分布。不幸的是,多色的X-射线辐射和散射会导致底层的图像之间的差异的基础计算的数学模型和物理现实的存在。一般,支持的传输长度p和q的测量值之间的非线性所产生的束硬化校正前的p(十七)语句中的一个或多个特性的装置。然而,这需要复杂的,或者依赖于对象的光谱和校准程序,或至少光谱和该传感器的检测特性的精确知识。此外,这样的预校正只能einmaterialigen对象,即能源依赖型的衰​​减系数分布μ(R,E)的乘积ψ密度分布f(r)和能量函数对象(E)为纠正所有束硬化。工件,其中包括例如,一个塑料主体,其具有嵌入其中的金属物体,不能令人满意的重建。束硬化本草时间在文献中描述的对象的所有方法是迭代的,即他们需要多个图像重建,并从已经重建的卷的新的原始数据的计算,和他们被通常是基于这样的假设是,两个光谱,探测器的光谱特性,以及所涉及的材料,和涉及的衰减系数的能量依赖的详细知识。散射辐射的影响被忽略,在所有这些方法,迭代修正本草室对象的特性einmaterialige或更正。我们有一个经验的Strahlaufhärtungsartefaktkorrektur(实证束硬化校正EBHC)开发,以取代一方面,校准曲线p(q)并在另一方面,高阶束硬化,即更多本草时间对象,纠正。为了这个目的,本知识所涉及的衰减系数和能源的依赖,也不光谱的知识或该传感器的检测特性是必要的。 EBHC可以用于校准扫描模式或自校准的CT扫描。在第一种情况下,通过EBHC或系数确定的参数被存储,然后用来纠正等的测量。在自校准方法的情况下,将被应用到被扫描物体本身以除去产生的束硬化和散射辐射的构件。

2方法
EBHC的基础上的假设,没有CT图像的束硬化比Strahlaufhärtungsartefakten平坦。这是由于这样的事实,束硬化和散射辐射显示为手托起图象空间,在该时间更物质的对象出现深色或浅色的条纹,这是没有束硬化和散射辐射不存在更高的吸收材料之间的。在物理方面,能正确的束硬化在einmaterialigen对象由特性曲线,这又是很好的多项式表示。即所需的特征p(Q)可以很好地由低阶多项式近似。的多项式的系数,然后估计,使得图像的空间被形成为平坦的图像。由于所需的多项式是线性的基函数,即线性在QN权力是原始数据,原始数据被首次提出的任何权力,然后单独重建。现在搜索的系数导致从这样得到的体积基的线性组合,在这样一种方式,射出容积产生的变化可以忽略不计(图2a)。更多本草时间对象,必须进行更进一步。现在,重建的体积分割阈值的体积组成的主要材料的体积组成的材料具有更高的衰减。卷的原始数据,从这些新率的计算方法是正向投影P0和P2。然后这些组合彼此非线性,如在图2b中所示。获得的原始数据,再重建,以获得基本卷。这些权重添加到原始图像的总数的变化所产生的体积是最小的。的空间分辨率是不会受到的正向投影步骤,因为只有校正图像被添加到原始图像的分辨率,因此维持。

图2:1)无论是作为一个自校准或校准扫描模式的特征的实证测定。束硬化的铝组分的显着降低。结果示于两个不同的灰度窗口检测到的均匀性的校准特性所产生的卷。 B)高阶束硬化。从实施例1与水的情况下铝和Hydroxylapatitzylindern 2的试样的材质为PE的塑料填充与背景碘和铝插入。束硬化工件通过实证方法几乎完全去除。
3结果
图2a显示了自校准结果的基础上Alubauteils一个Hochauf解锥束CT扫描仪与平板探测器(HV TomoScope,韦斯Messtechnik GmbH的吉森,德国)在210千伏管电压测量。的强束硬化工件,可以显着降低,密度值的均匀性显着增加。剩余的工件由于非线性部分容积效应,并与这里描述的方法当然不是减少。的自我,校正多个不同能源的依赖(塑料,水,铝,碘这里)材料的物体被显示在图2b中使用一个临床双源科gelstrahl螺旋CT扫描仪(SOMATOM定义闪存,西门子医疗的120千伏测量,德国Forchheim),分别为。在这里,所有的文物几乎完全去除。由于这两种方法的平直度标准的基础上进行校​​正一起也隐含地散射的射线束硬化的影响。

4讨论与展望
扫描仪或物体的物理性质没有太多的先验知识的提出了EBHC的用于校正非线性的工件在X-射线断层扫描的方法可以既减少束硬化和散射工件甚至消除。以增加计算复杂度的图像重建的情况下,自校准是必要的,因为只有原来的数据,而且还由应用程序生成的原始数据,重建原始数据的基本功能(效力产品)。这种额外的努力几乎完全可以利用图形处理单元(GPU)的或隐藏的向量处理单元(SSE,AVX LRBni)的背后所需的计算不管怎样,因而难以察觉。 EBHC计算的CT图像和CT卷的显着提高的准确度的密度值,计算出的尺寸的精确度和图像的印象。

致谢
支持这项工作由AIF资助KF2336201FO9。 Messtechnik GmbH的韦斯,德国Giessen进行扫描。由RayConStruct有限公司,纽伦堡,德国的重建软件提供零部件。我们感谢英特尔公司和富士通西门子计算机公司提供高计算性能的硬件。

证书
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