Computed Tomography II C-Arm Cone-Beam CT: Computed Tomography II C-Arm Cone-Beam CT

61 Pages·2009·9.54 MB·English

CCCCoooommmmppppuuuutttteeeedddd TTTToooommmmooooggggrrrraaaapppphhhhyyyy IIIIIIII
CC--AArrmm CCoonnee--BBeeaamm CCTT::
PPrriinncciipplleess aanndd AApppplliiccaattiioonnss
Jeff Siewerdsen1 and Guang-Hong Chen2
1. Department of Biomedical Engineering, Johns Hopkins University
2. Department of Medical Physics, University of Wisconsin
Johns Hopkins University University of Wisconsin
Schools of Medicine and Engineering Institutes for Medical Research
Overview
Part 1: (Siewerdsen)
- Cone-beam CT image quality
- RRaaddiiaattiioonn ddoossee
- Applications (non-vascular)
- Sustained applause
Part 2: (Chen)
- 3D CBCT reconstruction
-- AArrttiiffaaccttss
- Applications (cardiovascular)
- Thunderous ovation
NNoott YYoouurr MMaammaa’’ss CC--AArrmm
SSoommee EEsssseennttiiaall SScciieennccee aanndd PPrraaccttiiccaalliittiieess
ffoorr tthhee NNeeww GGeenneerraattiioonn ooff CCoonnee--BBeeaamm CCTT--CCaappaabbllee CC’’ss
Jeff Siewerdsen, PhD
DDeeppaarrttmmeenntt ooff BBiioommeeddiiccaall EEnnggiinneeeerriinngg
Johns Hopkins University
Johns Hopkins University
Schools of Medicine and Engineering
The New C-Arm
• Fluoroscopy + Cone-Beam CT
- 33DD iimmaaggiinngg ccaappaabbiilliitty
3D filtered backprojection (FDK)
FOV ~(20x20x20) cm3
from a singgle half-rotation
• Flat-Panel Detector
- Replacement to XRII
LLaarrggeerr FFOOVV
Better 2D image quality
Distortionless
- HHiigghh-ppeerrffoorrmmaannccee CCBBCCTT
Sub-mm spatial resolution
Soft-tissue visibility
“C-Arms” for IGI
Key Characteristics
• Real-time
((oorr nneeaarr-rreeaall-ttiimmee))
• Radiation dose
~1/ – 1/ of Dx CT
10 2
• Sub-mm resolution
• Soft-tissue visibility
Mobile Isocentric C-Arm
Siemens PowerMobil
Motorized
Replace XRII with
Orbit
Flat-Panel Detector
Control System
Geometric
Calibration
Tube + Collimator
Modification (FOV)
Image Acquisition
3D Reconstruction
Cone-Beam CT
Projjection data Volume reconstruction
Multiple projections Sub-mm spatial resolution
over ~180o + soft tissue visibility
Image Quality:
Key Characteristics
• Large volumetric FOV
• Single orbit about the patient
•• SSuubb-MMiilllliimmeetteerr SSppaattiiaall RReessoolluuttiioonn
• Soft-Tissue Visibility
Image Quality
• Key Image Quality Metrics •• CC--aarrmm SSyysstteemm PPaarraammeetteerrss
- Image uniformity / stationarity -- SSyysstteemm ccoonnffiigguurraattiioonn
Shading, view aliasing GGeeoommeettrryy,, ggrriidd,, bboowwttiiee
- CT # accuracy FFPPDD rreeaaddoouutt mmooddee
-- GGeeoommeettrriicc ccaalliibbrraattiioonn
HHUU ccaalliibbrraattiioonn,, sshhaaddiinngg aarrttiiffaaccttss
- Spatial resolution MMeecchhaanniiccaall fflleexx,, rreepprroodduucciibbiilliittyy
DDeeggrreeeess ooff ffrreeeeddoomm
LP/mm, FWHM wire, MTF
-- AAccqquuiissiittiioonn ppaarraammeetteerrss
- Contrast
NNNNuuuummmmbbbbeeeerrrr ooooffff pppprrrroooojjjjeeeeccccttttiiiioooonnnnssss
SSiiggnnaall ddiiffffeerreennccee ((HHUU)), SSDDNNRR
kkVVpp,, mmAAss
- Noise
DDoossee
Voxel noise, NPS
-- RReeccoonnssttrruuccttiioonn ppaarraammeetteerrss
- SNR
RRRReeeeccccoooonnnnssssttttrrrruuuuccccttttiiiioooonnnn ffffiiiilllltttteeeerrrr
NNoiise equiivallentt quantta ((NNEEQQ))
VVooxxeell ssiizzee ((aa aanndd aa ))
- Artifacts xxyy zz
22DD//33DD ssaammpplliinngg
Truncation, scatter, metal, etc.
Cone-Beam Geometry
SSysttem geomettry ddiicttattedd bby tthhe applliicattiion
Geometry affects every aspect of image quality