3D-Rekonstruktion aus mehreren 2D-Projektionsröntgenaufnahmen mit Hilfe der Referenzkugelmethodik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die referenzkugelbasierte Methodik (RSM) konnte erfolgreich zur geometrischen Registrierung von Röntgenprojektionen eines Objektes verfeinert und funktionsfähig in eine Software implementiert werden. Durch Einarbeitung von zwei Optimierungsverfahren, welche die vorhandene Bildinformation bestmöglich unter zuätzlicher Nutzung mathematischen Vorwissens ausnützen, konnte das schwierige Problem der Röntgen-Registrierung der Objektlage (sechs Freiheitsgrade) vollständig gelöst werden. Hierfür stellt die Verwendung von nur drei Referenzkugeln ein absolutes Minimum an notwendiger Information dar. Für die theoretisch mögliche Registrierung von zwei weiteren Freiheitsgraden eines arbiträren Röntgen-Projektions-Systems konnten zwar theoretische Lösungsansätze entwickelt werden, diese erwiesen sich jedoch bei der praktischen Anwendung noch zu als zu instabil. Auf der Basis der RSM-Bildregistrierung wurden von verschiedenen humanen Pärparaten sowie Prüfkörpern 3D Rekonstruktionen erzeugt. Anfänglich wurde eine einfache, minimalwert-basierte Rückprojektion angewandt, im letzten Förderzeitraum des Projektes jedoch ausschließlich algebraische Rekonstruktion (ART) auf der Basis von KACMARZ oder Konjugierten Gradienten. Diese Rekonstruktionen beweisen die potentielle Anwendbarkeit der RSM-Technik zur Erstellung von 3D Datensätzen aus wenigen 2D Projektionen. Typische Rekonstruktionsartefakte bedingt durch die wenigen Projektionen und eine meist unvollständige Winkelinformation, können mittels Regularisierung der Lösung angegangen werden, was zukünftig einen wesentlichen Aspekt weiterer Entwicklungsarbeit darstellen wird. Auch eine vorgeschaltete Bildverarbeitung wird zur weiteren Verbesserung der Rekonstruktionen führen. Das Projekt wird auf Grund der bestehenden, vielversprechenden bisherigen Ergebnisse weitergeführt werden. Hierbei wird die Kooperation mit Industriepartnern für bestimmte spezifische Anwendungen im Vordergrund stehen, jedoch werden auch weitere Entwicklungen an den Grundlagen geplant.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- A method to calculate angular disparities between object and receptor in "paralleling technique". Dentomaxillofac Radiol 2002; 31: 32-38
Schulze R, d'Hoedt B
- Determination of projection geometry from quantitative assessment of the distortion of spherical references in single - view projection radiography. Med Phys 2004; 31: 2849-2854
Schulze R, Brüllmann DD, Röder F, d'Hoedt B
- Software for automated application of a reference-based method for a posteriori determination of the effective radiographic imaging geometry. Dentomaxillofac Radiol 2005; 34: 205-211
Schulze R, Weinheimer O, Brüllmann DD, Röder R d'Hoedt B, Schömer E
- Ein radiologisches Verfahren zur Ermittlung der Winkelbeziehung zwischen Objekt und Bildrezeptor in der Rechtwinkeltechnik. Patent DE 101 45 861; Erteilung 06.12.2006 (Veröffentlichung: 03.05.2007)
Schulze R
