Truncation artifact correction for micro-CT scanners

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dc.contributor.advisor Abella García, Mónica
dc.contributor.author Pedrero Pérez, Alba
dc.date.accessioned 2018-04-11T09:57:43Z
dc.date.available 2018-04-11T09:57:43Z
dc.date.issued 2014-07-09
dc.date.submitted 2014-07-09
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10016/26616
dc.description.abstract The work included in this project is framed on one of the lines of research carried out at the Laboratorio de Imagen Médica de la Unidad de Medicina y Cirugía Experimental (UMCE) of Hospital General Universitario Gregorio Marañón and the Bioengineering and Aerospace Department of Universidad Carlos III de Madrid. Its goal is to design, develop and evaluate new data acquisition systems, processing and reconstruction of multimodal images for application in preclinical research. Inside this research line, an x-ray computed tomography (micro-CT add on) system of high resolution has been designed for small animal. Nowadays, computed tomography (CT) is one of the techniques most widely used to obtain anatomical information from living subjects. Different artifacts from different nature usually degrade the qualitative and quantitative analysis of these images. This creates the urgent need of developing algorithms to compensate and/or reduce these artifacts. The general objective of the present thesis is to implement a method for compensating truncation artifact in the micro-CT add-on scanner for small animal developed at Hospital Universitario Gregorio Marañón. This artifact appears due to the acquisition of incomplete x-ray projections when part of the sample, especially obese rats, lies outside the field of view. As a result of these data inconsistencies, bright shading artifacts and quantification errors in the images may appear after the reconstruction process. First of all, truncation artifact in the high resolution micro-CT add-on scanner was studied. Then, after a review of the proposed methods in the literature, the optimal approach for the micro-CT add-on was selected, based on a sinogram extrapolation technique developed by Ohnesorge et al [1]. This method consists on a symmetric mirroring extrapolation of the truncated projections that guarantees continuity at the truncation point. It includes a sine shaping effect that ensures a smooth attenuation signal drop. Truncation artifact correction method has been validated in simulated and real studies. Results show an overall significant reduction of truncation artifact. This algorithm has been adapted and implemented in the reconstruction interface of the preclinical high-resolution micro-CT scanner, which is manufactured by SEDECAL S.L. and commercialized worldwide.
dc.description.abstract El trabajo de este proyecto se encuadra dentro de una línea de investigación que se desarrolla en el Laboratorio de Imagen Médica de la Unidad de Medicina y Cirugía Experimental (UMCE) del Hospital General Universitario Gregorio Marañón y el Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial de la Universidad Carlos III de Madrid. Su objetivo es diseñar, desarrollar y evaluar nuevos sistemas de adquisición de datos, procesamiento y reconstrucción de imágenes multi-modales para aplicaciones en investigación preclínica. Dentro de esta línea de investigación se ha desarrollado un tomógrafo de rayos X de alta resolución para pequeños animales (micro-TAC add-on). Actualmente, la tomografía axial computarizada es una de las técnicas más ampliamente utilizadas para la obtención de información anatómica in vivo. Existe una serie de artefactos de distinta naturaleza en este tipo de imágenes que generalmente degradan y dificultan el análisis cualitativo y cuantitativo de las imágenes, dando lugar a una necesidad imperante de desarrollar algoritmos de corrección y/o reducción de estos artefactos. El objetivo general del presente proyecto es la implementación de un algoritmo para la corrección del artefacto de truncamiento en el escáner micro-TAC add-on desarrollado en el Hospital Universitario Gregorio Marañón. Este artefacto aparece debido a la adquisición de proyecciones incompletas cuando parte de la muestra, especialmente ratas obesas, se extiende fuera del campo de visión. Estas inconsistencias en los datos obtenidos pueden dar lugar a la aparición de bandas brillantes y errores en la cuantificación de las imágenes después del proceso de reconstrucción. En primer lugar, se ha estudiado el artefacto de truncamiento en el escáner micro-TAC add-on de alta resolución. Seguidamente, se ha llevado a cabo una revisión de los métodos propuestos en la bibliografía, seleccionando una estrategia óptima para el micro-TAC add-on bajo estudio: una técnica de extrapolación del sinograma publicado por Ohnesorge et al [1]. Este método consiste en una extrapolación de espejo simétrico de las proyecciones truncadas que garantiza la continuidad en el punto de truncamiento. Incluye el modelado de una sinusoide que asegura una caída de señal en los valores de atenuación suave. Este método ha sido validado en estudios simulados y reales. Los resultados muestran una clara reducción del artefacto de truncamiento. El resultado de este proyecto ha sido incorporado en la interfaz de reconstrucción del escáner pre-clínico micro-TAC add-on de alta resolución fabricado por SEDECAL S.A. y comercializado por todo el mundo.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso eng
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subject.other Computed Tomography (CT)
dc.subject.other X-ray
dc.subject.other Micro-CT
dc.subject.other Artifact
dc.subject.other Truncation
dc.title Truncation artifact correction for micro-CT scanners
dc.type bachelorThesis
dc.subject.eciencia Biología y Biomedicina
dc.rights.accessRights openAccess
dc.description.degree Ingeniería Biomédica
dc.contributor.departamento Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial
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