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.
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