Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Patent

Verfahren und Vorrichtung zum Aufnahmen von Projektionsbildern mit optimierter Bewegungsbahn

2014 , Stopp, Fabian , Käseberg, Marc , Engel, Sebastian , Keeve, Erwin , Fehlhaber, Felix

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Projektionsbildern eines abzubildenden Objekts (7). Die Vorrichtung umfasst eine Strahlenquelle (2), einen Strahlendetektor (1) und eine Steuereinheit (3), wobei die Strahlenquelle (2) durch die Steuereinheit (3) auf einer Bahn (12, 18, 27) in mehrere Positionen verfahren wird, in denen jeweils eine von der Strahlenquelle (2) kegelstrahlförmig um einen Zentralstrahl ausgehende Strahlung ausgesandt wird. Gleichzeitig mit dem Verfahren der Strahlenquelle (2) wird der Strahlendetektor (1) durch die Steuereinheit (3) in mehrere Positionen verfahren, in denen jeweils die von der Strahlenquelle (2) ausgehende und das abzubildende Objekt (7) durchdringende Strahlung zum Aufnehmen eines Projektionsbilds aufgefangen wird.; Die Strahlenquelle (2) und bzw. oder der Strahlendetektor (1) werden hierbei jeweils auf einer durch ein Polynom n-ten Grades beschriebenen und von der Steuereinheit (3) durch eine Optimierung einer vorgegebenen Bahn mit entlang des Zentralstrahls (19, 20) bestimmten, konstantem Abstand zwischen der Strahlenquelle (2) und dem Strahlendetektor (1) oder dem abzubildenden Objekt (7) berechneten Bahn (13, 18, 20, 27) um das abzubildende Objekt (7) verfahren, wobei das Polynom jeweils derart gewählt ist, dass ein Sicherheitsabstand zu dem abzubildenden Objekt (7) eingehalten wird und gleichzeitig ein Abstand zwischen dem Strahlendetektor (2) und dem abzubildenden Objekt (7) minimiert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit einer Befehlsfolge, zum Ansteuern der Vorrichtung und zum Durchführen des Verfahrens.

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Publication

A geometric calibration method for an open cone-beam CT system

2013 , Stopp, Fabian , Wieckowski, Adam , Käseberg, Marc , Engel, Sebastian , Fehlhaber, Felix , Keeve, Erwin

The image quality of cone-beam CT systems depends directly on the precise knowledge of position and orientation of the X-ray source and the detector. The current methods to determine this geometric information are mainly focused on conventional cone-beam CTs with planar or near-planar scanning trajectories. Due to the fixed alignment of X-ray source and detector, such systems have disadvantages in intraoperative use. Therefore, we develop a first prototype for cone-beam CT characterized by a free alignment of X-ray source and detector. This results in an open system allowing an intraoperative access to the patient and the implementation of non-planar scanning trajectories in the operating room. In this paper, we present a geometric calibration method to determine the position and orientation of X-ray source and detector for any arbitrary projection. Enhancing the theoretical method proposed in Mennessier et al. [1] by introducing an asymmetrical marker arrangement, we realized a calibration method suitable for practical use. We analyzed the resulting accuracy and applied our approach to the open cone-beam CT prototype.

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