Iteratives Bildrekonstruktionsverfahren für die Computertomographie (PDF)

Diplomarbeit aus dem Jahr 1995 im Fachbereich Informatik - Technische Informatik, Note: 1,1, Hochschule Heilbronn Technik Wirtschaft Informatik, Sprache: Deutsch, Abstract: Im Jahre 1967 waren alle grundlegenden Voraussetzungen für die Erfindung der Computertomographie (CT) gegeben: Rekonstruktionsmathematik, Computertechnologie und Röntgendetektoren. Zu dieser Zeit, als Godfrey Newbold Hounsfield begann sich mit der Computertomographie zu beschäftigen, war noch nicht absehbar, welche zentrale Stellung dieses Verfahren schon bald in der gesamten Technik einnehmen sollte.

In den letzten Jahren hat sich die Computertomographie in sehr vielen Bereichen als unverzichtbares Hilfsmittel etabliert. Nicht nur bei medizinischen Anwendungen, wie zum Beispiel der Früherkennung von Tumoren, sondern auch bei der zerstörungsfreien Materialprüfung oder bei Verschleißmessungen findet die CT ihre Anwendung.

Die CT ist ein spezielles Röntgen-Schichtaufnahmeverfahren, mit dem sich ein zweidimensionales Bild einer Objektschicht berechnen lässt. In der klassischen Röntgentechnik wird der vom untersuchten Objekt erzeugte Schatten auf photographischem Film fixiert, oder auf einem Bildschirm dargestellt. Dabei wird immer ein dreidimensionaler Körper auf eine zweidimensionale Ebene abgebildet. Verfahrensbedingt überlagern sich die Abbildungen aller Objektstrukturen, die im Strahlengang hintereinander liegen. Das Bild entsteht durch die Überlagerung von Informationen aus allen Objektschichten und wird deshalb auch Superpositionsbild genannt.

Bei der CT tritt dieser Überlagerungseffekt prinzipiell nicht auf, da nur eine einzige dünne Objektschicht ausgewählt und untersucht wird und nur Informationen dieser einen Schicht zur Entstehung des Bildes beitragen. Störende Einflüsse anderer Schichten werden vermieden. Ein solches von Überlagerungen freies Bild nennt man Substitutionsbild oder Tomogramm.

Auf Grund der beschränkten Leistungsfähigkeit der zur Bildrekonstruktion verwendeten Computer konnten zunächst nur die weniger rechenintensiven Rekonstruktionsmethoden, wie zum Beispiel die gefaltete Rückprojektion verwirklicht werden.
Durch die Verfügbarkeit von Rechnern mit größeren Rechenkapazitäten sind die Voraussetzungen gegeben, auch sehr rechenintensive Problemstellungen zu bearbeiten.

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein iteratives Bildrekonstruktionsverfahren für die Computertomographie entwickelt. Abweichend von den bisher vorhandenen iterativen Verfahren wird bei dieser Lösung sowohl die Strahlbreite, als auch der Intensitätsverlauf innerhalb des verwendeten monoenergetischen Röntgenstrahls berücksichtigt.