DaTomosynthXRayPhaseContrast

Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality
Lehrstuhl für Informatikanwendungen in der Medizin & Augmented Reality

Digital Tomosynthesis in X-Ray Phase Contrast Imaging
Digitale Tomosynthese in der Röntgenphasenkontrastbildgebung
Tomosynthèse numérique pour l’imagerie à contraste de phase par rayons X

Student Research Project Details

Student: Lorenz König
Supervisor: Prof. Nassir Navab
Advisors: Alberto Bravin, Paola Coan, Tobias Lasser
Facilities: ESRF, Grenoble; CAMP, TUM, München
Project finished: 2009

In phase constrast imaging, interference of partially coherent waves is exploited to produce images of weak gradients of the refractive index. Conventional radiography is insensitive to these weak variations, therefore being an inapt tool for the examination of soft tissues. Phase contrast imaging, on the other hand, promises superior results in, for instance, mammo­graphy and cartilage imaging. Die Phasen­kontrast­bild­gebung macht sich die Inter­ferenz teil­weise kohärenter Wellen zunutze, um schwache Gradienten der Brech­zahl kontrast­reich abzu­bilden. Herkömm­liche Röntgen­bild­gebungs­verfahren sind diesen gegenüber unemp­findlich, was sie unge­eignet zur Unter­suchung von Weich­gewebe macht. Die Phasen­kontrast­bild­gebung ver­spricht hier Fort­schritte, etwa in der Mammo­graphie und Knorpel­bild­gebung. Dans le cadre de l’imagerie à contraste de phase on profite de l’interférence des ondes cohérentes afin de reproduire des faibles gradients de l’indice de réfraction auxquelles la radiographie traditionnelle est insensible. Cette dernière ansi étant inapte à l’imagerie des tissus mous, l’imagerie à contraste de phase promet d’améliorer les resultats, par exemple, de la mammo­graphie et de l’imagerie des cartilages.

Fig. 1: An example of phase contrast: Radiograph of a double-layered plastic hollow ball using monochromatic x-rays and three different object-detector distances: left 0,003 m, middle 0,19 m, right 0,83 m. Due to the small distance, the left radiograph does not show any significant interference effects, therefore in terms of contrast corresponding to a conventional radiograph. (from [1])

Abb. 1: Beispiel für Phasenkontrast: Radio­graphie einer doppel­wandigen Kunst­stoff­hohl­kugel mit mono­chromatischem Röntgen­licht bei drei ver­schiendenen Gegen­stand-Detektor-Abständen; links 0,003 m, Mitte 0,19 m, rechts 0,83 m. Bei der linken Auf­nahme treten aufgrund des kleinen Abstandes zum Detektor keine nennens­werten Interferenz­effekte auf, das Ergebnis ent­spricht daher einer kon­ven­tionellen Röntgen­aufnahme. (nach [1])

Fig. 1 : Exemple sur le contraste de phase: Radiographie d’une sphère à deux couches plastifiées; rayons X monochromatiques; trois distances objet–detecteur: à gauche 0,003 m, au milieu 0,19 m, à droite 0,83 m. À cause de la petite distance l’image à gauche ne présente que des effets d’interférence insignificants, ansi le resultat correspond à une radiographie traditionelle. (d’après [1])

Tomosynthesis is a three-dimensional imaging technique allowing for the reconstruction of volume images from incomplete sets of projections. It is therefore especially suited for cases of constrained imaging geometry and/or limited number of projections. Die Tomosynthese ist ein Bild­gebungs­verfahren zur Rekonstruktion von Volumen­bildern aus unvollständigen Sätzen von Projektionen. Es bietet sich daher besonders in Fällen ein­geschränkter Aufnahme­geometrie und begrenzter Projektionen­anzahl an. La tomosynthèse est une technique d’imagerie tri­dimensionnelle permettant de reconstruire des volumes à partir des ensembles de projections incomplets. Cela la rend apte au traitement des cas d’une géometrie d’ac­quisition restreinte et/ou d’un faible nombre de projections.

Fig. 2: Frames of reference in phase contrast volume imaging

Abb. 2: Bezugssysteme in der Phasen­kontrast­volumen­bildgebung

Fig. 2 : Systèmes des coordonnées en imagerie de volumes à contraste de phase

Fig. 3: Modeling of phase contrast volume imaging

Abb. 3: Modellierung der Phasen­kontrast­volumen­bildgebung

Fig. 3 : Modélisation de l’imagerie de volumes à contraste de phase

 

References

Literatur

Références

[1] Peter Cloetens. Contribution to Phase Contrast Imaging, Reconstruction and Tomography with Hard Synchrotron Radiation. Principles, Implementation and Applications. Proefschrift, Vrije Universiteit Brussel, Faculteit Toegepaste Wetenschappen, 1999.
[2] James T. Dobbins III and Devon J Godfrey. Digital x-ray tomosynthesis: Current state of the art and clinical potential. Physics in Medicine and Biology, 48(19):R65– R106, October 2003.


Students.ProjectForm
Title: Digital Tomosynthesis in Phase Contrast X-Ray Imaging
Abstract:  
Student: Lorenz König
Director: Nassir Navab
Supervisor: Tobias Lasser, Alberto Bravin, Paola Coan
Type: Diploma Thesis
Area: Medical Imaging
Status: finished
Start:  
Finish:  
Thesis (optional):  


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