Strahlendosisreduktion für Röntgenbilder mit Poisson-Rauschen

Ziele: Die Strahlendosis für Röntgenbilder von Patienten wird normalerweise so hoch gewählt, dass hinreichend detailreiche diagnostizierbare Bilder entstehen, da geringe Dosen ein hohes Quantenrauschen (Poissonrauschen) zur Folge haben. In diesem Beitrag wird eine Methode zur Verbesserung

von Bildern mit niedriger Dosis vorgestellt, die deutlich geringere Dosen erlaubt, ohne die Bildqualität zu beeinträchtigen. Methode: Es wurden Normal- und Niedrigdosisbilder (25–50% der Normaldosis)

eines anthropomorphen Phantoms aufgenommen. Die Bilder mit niedriger Dosis wurden numerisch verarbeitet, um das Rauschen zu verringern und dabei gleichzeitig die Auflösung unverändert zu lassen. Dies wurde erreicht durch eine präzise Modellierung der physikalischen Eigenschaften sowie der Eigenschaften des Rauschens jedes Schrittes in der Bildakquisitionskette (Röntgenröhre, Szintillationskristall,

Ausleseelektronik etc.) und, darauf aufbauend, eine mathematische Schätzung des idealen, rauschfreien Bildes, welches zu dem tatsächlich gemessenen, verrauschten Bild geführt hat. Bei diesem

Prozess werden zusätzlich sehr allgemeine Kompressionseigenschaften von Bildern aus der realen Welt ausgenutzt (vergleichbar dem “Compressive sensing”-Paradigma), um das Rauschen noch weiter

zu unterdrücken. Die Methode verwendet einen iterativen Algorithmus, der auf einer GPU implementiert wurde, um eine ausreichend schnelle Verarbeitung zu gewährleisten. Ergebnis: Die verarbeiteten Niedrigdosisbilder und die unprozessierten Bilder mit normaler Dosis waren von vergleichbarer visueller Qualität, so dass eine Diagnose auch mit niedriger Dosis möglich war. Schlussfolgerung: Die vorgestellte neue Methode zur Reduktion des Bildrauschens ohne Verlust von Auflösung bei Röntgenbildern niedriger Dosis bietet die Möglichkeit, hochqualitative Bilder zu erhalten, die mit Bildern üblicher Dosis vergleichbar sind.

Keywords: Dosisreduktion, Poissonsrauschen, GPU-Beschleunigung

Korrespondierender Autor: Aspelmeier T

Scivis wissenschaftliche Bildverarbeitung GmbH, Forschung und Entwicklung, Bertha-von-Suttner-Str. 5, 37085 Göttingen

E-Mail: [e-mail]