Metallartefaktreduktion in der Computertomographie

Die Computertomographie ist in den letzten Jahrzehnten zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der medizinischen Diagnostik geworden. Trotz enormer Fortschritte in Bezug auf Dosis und Bildqualitätstellen Artefakte, die durch metallische Objekte im Strahlengang verursacht werden, ein mitunter unumgängliches und bisher ungelöstes Problem dar. Ziel der Arbeit war die Entwicklung von Korrekturmethoden, die in klinisch akzeptablem Zeitrahmen arbeiten. Deren Handhabbarkeit sollte einfach gestaltet werden, so dass sie im klinischen Alltag Einsatz finden können. Es sollte ein beurteilender Vergleich der verschiedenen Methoden durchgeführt werden. Als wichtigste Kriterien zur Bewertung der Effektivität der Korrekturverfahren sollte deren Einfluss auf Auflösung, Rauschen, CT--Werte und Rechengeschwindigkeit sowie die Vermeidung neuer Artefakte bestimmt wurden. So sollte entschieden werden, welche Methoden sich zum Einsatz in bestimmten Situationen eignen. Im Rahmen dieser Arbeit konnten bereits existierende Methoden zur Artefaktkorrektur aufgegriffen und an die Entwicklungsumgebung angepasst werden. Aufbauend darauf und ergänzend wurden neue Methoden entwickelt und implementiert. Die Untersuchung umfasste Methoden zur gezielten Korrektur der physikalischen Artefaktursachen Rauschen, Streuung und Strahlaufhärtung, einen mathematischen Ansatz sowie zwei semiphysikalische Methoden. Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Korrekturverfahren stellten einen weiteren Untersuchungsschwerpunkt dar. Mit Simulationen konnte zunächst die Phänomenologie von Metallartefakten und deren Abhängigkeit von Parametern wie Strahlendosis, Dichte, Größe und Form der Metallobjekte sowie Patientenquerschnitt dargestellt werden. Die Bewertung der Korrekturverfahren erfolgte anhand von Studien an virtuellen und realen Phantomen. Datensätze von Patienten dienten zur Überprüfung der Ergebnisse. Die Bewertung des Potenzials zum Einsatz in der klinischen Routine war dadurch möglich. Die dabei gewonnenen Erfahrungen dienten zur Bestimmung von Parametersätzen, die für Körperregionen typisch sind und die eine weitgehend automatisierte Korrektur erlauben.