Modelling image formation and simplification of image aquisition for Talbot-Lau x-ray phase contrast CT

• Applicant: Professorin Dr. Gisela Anton
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2015 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 276819912

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Röntgen-Phasenkontrast-Bildgebung nach dem Talbot-Verfahren (auch gitter-basierter Röntgen-Phasenkontrast genannt) liefert neben dem herkömmlichen Absorptions- oder Schwächungsbild gleichzeitig als weitere Bildinformationen das differentielle Phasenbild und das Dunkelfeldbild. Die beiden zusätzlichen Bilder - das differentielle Phasenbild und das Dunkelfeldbild - können neue und/oder verbesserte Informationen über Strukturen des durchstrahlten Objektes liefern und sind insbesondere fur biologische und medizinische Anwendungen von Interesse. Die Anwendung der Methode an Standard-Röntgenröhren ermöglicht den Einsatz z.B. in einer Klinik. Allerdings besteht durch das breitbandig polychromatische Röntgenspektrum eine große Herausforderung für die Bildrekonstruktion, da die Signaturen fur die drei Bilder unterschiedliche Energieabhängigkeit besitzen und korrelierte Artefakte entstehen. In diesem DFG-Vorhaben wurde eine Modellierung der Bildsignaturen erarbeitet, die eine simultane Bildrekonstruktion von CT-Aufnahmen fur die drei Bildmodalitäten beinhaltet. Damit können Artefakte zu einem wesentlichen Teil vermieden werden.

Publications

• Reconstruction method for grating-based x-ray phase-contrast images without knowledge of the grating positions. Journal of Instrumentation, Volume 10, Article Number P12017 (Dec 2015)
  Pelzer, G.; Rieger, J.; Hauke, C.; Horn, F.; Michel, T.; Seifert, M. and Anton, G.
  
• Optimisation of image reconstruction for phase-contrast x-ray Talbot-Lau imaging with regard to mechanical robustness. Physics in Medicine and Biology, Volume 61, Issue 17, Pages: 6441-6464 (Sep 2016)
  Seifert, M.; Kaeppler, S.; Hauke, C.; Horn, F.; Pelzer, G.; Rieger, J.; Michel, T.; Riess, C. and Anton, G.
  
• Simultaneous Maximum-Likelihood Reconstruction of Absorption Coefficient, Refractive Index and Dark-Field Scattering Coefficient in X-Ray Talbot-Lau Tomography. PLOS ONE, Volume 11, Article Number e0163016 (Oct 2016)
  Ritter, Andre; Anton, Gisela; Weber, Thomas
  
• Enhanced reconstruction algorithm for moire artifact suppression in Talbot-Lau x-ray imaging. Physics in Medicine and Biology, Volume 63, Issue 13, Article Number 135018 (Jul 2018)
  Hauke, Christian; Anton, Gisela; Hellbach, Katharina; Leghissa, Martino; Meinel, Felix G.; Mertelmeier, Thomas; Michel, T.; Radicke, Marcus; Sutter, Sven-Martin; Weber, Thomas
  
• Single-shot Talbot-Lau x-ray dark-field imaging of a porcine lung applying the moire imaging approach. Physics in Medicine and Biology, Volume: 63, Issue 18, Article Number 185010 (Sep 2018)
  Seifert, Maria; Ludwig, Veronika; Gallerdoerfer, Michael; Hauke, Christian; Hellbach, Katharina; Horn, Florian; Pelzer, Georg; Radicke, Marcus; Rieger, Jens; Sutter, Sven-Martin; Michel, Thilo and Anton, Gisela