Projekt

Koronarangiographie unter Verwendung von C-Arm CT ist eine neue bildgebende Technik in der Entwicklung, die eine Kombination von 3D Bildakquisition und Echtzeit Fluroskopie auf einem System erlaubt. Dabei werden die Vorteile der 3D/4D Bildgebung herkömmlicher Herz-CT Systeme und der Echtzeit 2D Projektionsmodus von C-Arm Systemen kombiniert, die wegen der hohen räumlichen Bildauflösung im interventionellen Bereich eingesetzt werden. Für eine 3D Herzrekonstruktion wird eine Röntgenbildsequenz einer speziellen Herzphase benötigt. Dies geschieht standardmässig durch retrospektive Selektion der EKG-getriggert aufgenommenen Röntgenbilder. Dazu ist eine hohe zeitliche Auflösung der Herzphase erforderlich, wodurch hohe Hardware Anforderungen an C-Arm CT Geräte gestellt werden. Jedoch können derzeitige Systeme diesen Anforderungen noch nicht genügen. Um eine hohe zeitliche Auflösung der zu rekonstruierenden Herzphase zu ermöglichen werden neue Verfahren zur nicht-parametrischen Modellierung der 3D/4D Herzbewegung und neue Rekonstruktionsalgorithmen verwendet. Diese erlauben eine Bewegungskorrektur unter Verwendung der berechneten Herzbewegung, um somit Bewegungsartefakte zu reduzieren.

Bewegungskorrektur für 4D-FBP
Um die zeitliche Auflösung einer Herzrekonstruktion zu erhöhen, wird die patientenspezifische 4D Herzbewegung, basierend auf einer Sequenz an initial rekonstruierten EKG-getriggerten FDK Rekonstruktionen von verschiedenen Herzphasen, berechnet. Um das 4D Bewegungsfeld zu berechnen wird eine herkömmliche nicht-starre Registrierung verwendet. In diesem Projekt wurde ein Feldkamp ähnlicher Algorithmus zur Rekonstruktion dynamischer Objekte entwickelt. Die prinzipielle Idee des Verfahrens ist es eine zeitlich abhängige räumliche Deformation aller gefilterten Rückprojektionen entsprechend des 4D Bewegungsfeldes durchzuführen um
Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses in Koronar C-Arm CT mittels Bewegungskorrektur
Eine standard Technik in der Koronar C-Arm CT ist es die aufgenommenen Projektionen eines Mehrfachlaufes des C-Bogens entsprechend dem EKG Signal zu triggern um mit Projektionen passend zur gewünschten Herzphase zu rekonstruieren. Dabei werden jedoch nur 1/N der aufgenommenen Projektionsdaten verwendet. Um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen wurden Methoden entwickelt um alle aufgenommenen Projektionsdaten zur Rekonstruktion zu verwenden. Dazu werden alle Projektionen entsprechend der geschätzten 4D Herzbewegung relativ zu einer gewählten Referenzherzphase korrigiert.
Schaetzung der 4D Herzbewegung
Um Verschmierungen und Bewegungsartefakte zu reduzieren wird die Herzbewegung, durch eine zeitlich abhängige räumliche Deformation der gefilterten Rückprojekionen, kombensiert. In dieser Arbeit wird die Schätzung der 4D Herzbewegung, basierend auf einer Serie von initialen standard retrospektiv EKG-getriggerten FDK Rekonstruktionen, untersucht. Dazu wurde ein Framework zur Schätzung der 4D Herzbewegung unter Verwendung von bereits etabliereten nicht-starren Registrierungs-Algorithmen verwendet. Ein glattes 4D Bewegungsvektorfeld repräsentiert dabei die relative Deformation bezüglich einer Referenz-Herzphase. Mittels Interpolation kann das relative 4D Bewegungsfeld zu jeder anderen beliebigen Referenz-Herzphase konvertiert werden, unabhängig von den gewählten initialen Rekonstruktionen. Erste Ergebnisse wurden an realen Daten evaluiert.
4D Modellierung der Herzbewegung und Evaluierung
Um eine hohe zeitliche Auflösung der zu rekonstruierenden Herzphase zu ermöglichen werden neue Verfahren zur nicht-parametrischen Modellierung der 3D/4D Herzbewegung und neue Rekonstruktionsalgorithmen verwendet. Diese erlauben eine Bewegungskorrektur unter Verwendung der berechneten Herzbewegung, um somit Bewegungsartefakte zu reduzieren. Für die Evaluierung der berechneten Herzbewegung werden 3D Ultraschall-Systeme eingesetzt, die eine Quantisierung der realen Herzbewegung an realen Daten ermöglichen.