Bildrekonstruktion

Die Bildrekonstruktion ist ein entscheidender Schritt in der Computertomografie (CT), der darin besteht, die erfassten Rohdaten in aussagekräftige und visuell interpretierbare Bilder umzuwandeln. Es ist der grundlegende Schritt, der die Erzeugung von detaillierten Querschnitts- oder 3D-Darstellungen des untersuchten Objekts ermöglicht.

Der Prozess der Bildrekonstruktion beginnt mit der Erfassung der Rohdaten, die aus einer Reihe von 2D-Projektionsbildern besteht, die aufgenommen werden, während die Röntgenquelle und der Detektor um das Objekt rotieren. Jedes Projektionsbild repräsentiert die abgeschwächte Röntgenstrahlung, die durch das Objekt hindurchgeht und auf den Detektor trifft.

Die Rohdaten enthalten Informationen über die Absorption der Röntgenstrahlen durch das Objekt in verschiedenen Richtungen. Um ein detailliertes Bild des Objekts zu erzeugen, müssen diese Daten in ein 2D- oder 3D-Volumen umgewandelt werden. Dies geschieht durch die Anwendung von mathematischen Algorithmen, die die Position, Absorption und Verteilung der Röntgenstrahlen im Objekt rekonstruieren.

Der gängigste Algorithmus zur Bildrekonstruktion in der CT ist der sogenannte Rückprojektionsalgorithmus. Dieser Algorithmus arbeitet rückwärts, indem er die gemessenen Projektionsdaten auf die Voxel im Bildvolumen zurückprojiziert. Durch die Integration der Informationen aus verschiedenen Projektionsrichtungen werden die Absorptionswerte für jedes Voxel im Volumen bestimmt. Dieser Vorgang wird für jedes Voxel wiederholt, um das vollständige Bildvolumen zu rekonstruieren.

Eine wichtige Herausforderung bei der Bildrekonstruktion besteht darin, Artefakte zu reduzieren und eine hohe Bildqualität zu gewährleisten. Artefakte können durch verschiedene Faktoren verursacht werden, wie z.B. unvollständige Projektionsdaten, Streustrahlung oder Bewegungsartefakte. Fortschrittlichere Rekonstruktionsalgorithmen, wie iterative Methoden, können verwendet werden, um diese Artefakte zu minimieren und die Bildqualität zu verbessern.

Nach der Bildrekonstruktion können verschiedene Bildverarbeitungstechniken angewendet werden, um das resultierende Bild zu verbessern und die diagnostische Genauigkeit zu erhöhen. Dazu gehören Filterung, Rauschunterdrückung, Kontrastanpassung und Fusion von mehreren Bildern.

Die Bildrekonstruktion ist ein entscheidender Schritt in der CT, der es ermöglicht, detaillierte Informationen über die interne Struktur von Objekten zu erhalten. Sie bildet die Grundlage für die Analyse, Diagnose und Visualisierung von Krankheiten, Verletzungen oder Defekten in verschiedenen medizinischen und industriellen Anwendungen.