Energieaufgelöste Röntgenbildgebung zur Erweiterung der Bildinformation mit Hilfe quantitativer Materialerkennung

• Applicant: Professorin Dr. Gisela Anton
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2005 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5453035

• Final Report Year: 2008

Final Report Abstract

Röntgenbilder werden üblicherweise aufgenommen mit einem breiten Spektrum an Photonenenergien, das z.B. durch eine Röntgenröhre erzeugt wird. Die Bildinformation besteht in der Schwächung der Röntgenstrahlung, die abhängig ist von der durchstrahlten Materialsorte, der Materialdicke und auch von der Röntgenenergie. In diesem Vorhaben wurde ein neuartiger Röntgendetektor "Medipix" eingesetzt, der es ermöglicht, in jedem Pixel die Energiedeposition jedes einzelnen Röntgenphotons zu bestimmen. Aus dieser Information können quantitativ die vorhandenen Materialien in einem untersuchten Objekt rekonstruiert werden. Das Verfahren wurde für Projektionsbilder als auch für CT-Aufnahmen entwickelt und sowohl bei Phantomen als auch bei einer Maus angewendet. Es bietet neben einer hohen Empfindlichkeit wichtige zusätzliche Bildinformationen, die z.B. für medizinische Anwendungen und für zerstörungsfreie Prüfung ("non-destructive testing") von Interesse sein können. Die Voraussetzung für die Anwendbarkeit der Methode ist ein Energie-sensitiver Detektor, dessen spektrale Antwortfunktion sehr genau bekannt sein muss. Diese Antwortfunktion wurde in umfangreichen Simulationsrechnungen ermittelt, durch Messungen validiert und in der Materialrekonstruktion eingesetzt. Weiterentwicklungen des Detektors und Verfeinerungen der Simulationsrechnungen lassen eine weitere Steigerung der Bildqualität erwarten.

Publications

• International Conference of Medical Physics (ICMP) and Biomedical Engineering (BMT) Conference 2005, Nürnberg, September 2005: "Using energy resolving detectors and methods in X-ray imaging for quantitative determination of effective material densities", (Vortrag)
  Markus Firsching
  
• "Quantitative Material Reconstruction in CT with Spectroscopic X-ray Pixel Detectors - a Simulation Study" in Conf. rec. of the IEEE Nuc. Sei. Symp. Med. Im. Conf, San Diego, 2006
  M. Firsching, D. Niederlöhner, T. Michel, G. Anton
  
• Prühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG), Heidelberg, Februar 2006:"Quantitative Materialrekonstruktion mit energiesensitiven Röntgenpixeldetektoren", (Vortrag)
  Markus Firsching
  
• "First Measurements of Material Reconstruction in X-Ray Imaging with the Medipix2 Detector", in Conf. rec. of the IEEE Nuc. Sei. Symp. Med. Im. Conf, Honolulu, 2007
  M. Firsching, T. Michel and G. Anton
  
• IEEE NSS/MIC, Honolulu, Oktober 2007: "First Measurements of Material Reconstmction in X-Ray Imaging with the Medipix2 Detector", (Vortrag)
  Markus Firsching
  
• International Workshop on Radioation Imaging Detectors (IWORID), Erlangen, Juli 2007: "Material Resolved X-ray Imaging using Spectrum Reconstmction with Medipix2", (Vortrag)
  Markus Firsching
  
• "Material resolving X-ray imaging using spectrum reconstruction with Medipix2", in NucI. Instr. and Meth. A, Volume 591, Issue 1, 11 June 2008, Pages 19-23
  M. Firsching, P. Takoukam Talla, T. Michel and G. Anton
  
• DPG Frühjahrstagung, Berlin, Februar 2008: "Messungen zur Materialrekonstruktion mit dem Medipix2 Detektor", (Vortrag)
  Markus Firsching
  
• International Workshop on Radioation Imaging Detectors (IWORID), Helsinki, Juni 2008: "Contrast agent recognition in small animal CT using the Medipix2 detector" , (Vortrag)
  Markus Firsching