Metal artifact reduction and image processing of cone-beam computed tomography data for mobile C-arm CT devices

Abstract (English)

A new method to reduce artifacts (MAR), produced by high-density objects, especially metal implants (MI), in X-ray CBCT is presented. MIs located in the field of view (FOV) result in artifacts influencing clinical diagnostics and treatments. The novel method reduces metal artifacts by virtually replacing MIs by tissue objects of the same shape. This corrected data can be reconstructed with ...

Abstract (English)

A new method to reduce artifacts (MAR), produced by high-density objects, especially metal implants (MI), in X-ray CBCT is presented. MIs located in the field of view (FOV) result in artifacts influencing clinical diagnostics and treatments. The novel method reduces metal artifacts by virtually replacing MIs by tissue objects of the same shape. This corrected data can be reconstructed with significantly reduced artifacts. After reconstruction, the segmented 3D MIs were re-inserted into the corrected 3D volume. The method was developed for mobile C-arm CBCTs, where misalignments between original 2D data and forward projections must be adjusted before correction.
While doing research on MAR it became obvious that large MIs were hard to segment. Since a good segmentation is a very important prerequisite for an efficient MAR, therefore it was necessary to develop a new segmentation technique by combining two thresholding processes with a reconstruction.
These techniques are applied to clinical data and the results are presented.

Translation of the abstract (German)

Die Arbeit präsentiert eine neue Methode zur Reduzierung von Artefakten (MAR), die durch Objekte mit hoher Elektronendichte, im Speziellen Metallimplantaten (MI), in Rekonstruktionen von Röntgen Kegelstrahl CT's. MI die im Sichtbereich (FOV) liegen beeinflussen die klinische Diagnostik und Behandlung durch Artefakte. Die präsentierte Methode reduziert diese Artefakte durch ein virtuelles Ersetzen ...

Translation of the abstract (German)

Die Arbeit präsentiert eine neue Methode zur Reduzierung von Artefakten (MAR), die durch Objekte mit hoher Elektronendichte, im Speziellen Metallimplantaten (MI), in Rekonstruktionen von Röntgen Kegelstrahl CT's. MI die im Sichtbereich (FOV) liegen beeinflussen die klinische Diagnostik und Behandlung durch Artefakte. Die präsentierte Methode reduziert diese Artefakte durch ein virtuelles Ersetzen der MIs durch Gewebe derselben Form. Diese korrigierten Daten können anschließend rekonstruiert werden und reduzieren Metallartefakte signifikant. Nach der Rekonstruktion werden die segmentierten MI wieder eingesetzt. Zusätzlich müssen während der MAR, aufgrund der mobilen Bauart des verwendeten Gerätes, die korrigierten Daten angepasst werden.
Während der Forschung an der MAR konnte gezeigt werden, dass eine wichtige Voraussetzung die korrekte Segmentierung der MIs ist. Da manche MI starke Störungen erzeugen, die die Segmentierung beeinflussen, war es nötig eine neue Technik, bestehend aus zwei Schwellwertverfahren mit einer Rekonstruktion, zu entwickeln die diese korrigieren.
Diese Techniken wurden auf klinische Daten angewandt und presäntiert.

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