Iterative Reconstruction Algorithm for Phase-Contrast X-Ray Imaging

• Main Authors: Sadek, Ahmad, Pozzi, Ruben
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Medicinteknik och hälsosystem 2020
• Subjects: Computed tomography; Medical research; Phase-contrast imaging; Propagation-based imaging; SIRT; Iterative algorithm; Paganin’s phase-retrieval; Datortomografi; Medicinsk forskning; Faskontrastavbildning; Propagation-baserad avbildning; Iterativ algoritm; Paganins fasåterhämtning; Medical Image Processing; Medicinsk bildbehandling
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-277802

Phase-contrast imaging (PCI) is a modality of medical x-ray imaging that can solve one of the main limitations with conventional attenuation-based imaging: the imaging of materials with low attenuation coefficients, such as soft tissues. A modality of PCI, Propagation-based phase-contrast imaging (PBI), was used in this project. This method does not require any optical elements than those used in the conventional imaging; it does, however, require more processing compared to other kinds of PCI. In addition to the reduced image quality, the required image reconstruction process, with PCI, also requires several manual adjustments, which in turn results in a lot of time consuming. In order to achieve that, a simple iterative image reconstruction method that combines Simultaneous Iterative Reconstruction Technique (SIRT) and propagation-based phase-contrast imaging was developed. The proposed method was compared with another commonly used phase-retrieval method, Paganin's algorithm. The obtained results showed higher resolution and reduced blur artefacts compared with Paganin's method. The developed method also appeared to be less sensitive to error in the input parameters, such as the attenuation coefficient, but also more time-consumption than the non-iterative Paganin's method, due to the higher data processing. === Faskontrastavbildning är en ny medicinsk röntgenavbildningsteknik, som har utvecklats för att ge bättre kontrast än konventionell röntgenavbildning, särskilt för objekt med låg attenuationskoefficient, såsom mjuk vävnad. I detta projekt användes s.k. propagationsbaserad faskonstrantavbildning, som är en av de enkla metoder som möjliggör faskontrastavbildningen, utan extra optiska element än det som ingår i en konventionell avbildning. Metoden kräver dock mer avancerad bildbehandling. Två av de huvudsakliga problemen som oftast uppstår vid faskontrastavbildning är minskad bildkvalité efter den väsentliga bildrekonstruktionen, samt att den är tidskrävande p.g.a. manuella justeringar som måste göras. I det här projektet implementerades en enkel metod baserad på en kombination av den iterativa algoritmen för bildrekonstruktion, Simultaneous Iterative Reconstruction Technique (SIRT), med propagationsbaserad faskonstrantavbildning. Resultaten jämfördes med en annan fasåterhämtningsmetod, som är välkänd och ofta används inom detta område, Paganinsmetod. Efter jämförelsen konstaterades att upplösningen blev högre och artefakter som suddighet reducerades. Det noterades också att den utvecklade metoden var mindre känslig för manuell inmatning av parametern för attenuationskoefficient. Metoden visade sig dock vara mer tidskrävande än Paganin-metoden.