Automatische Bewegungskorrektur in den Life Sciences

Unsere Studie, durchgeführt in Zusammenarbeit mit der Universität Kuwait, befasst sich mit der Rekonstruktion von Kaninchenknochenproben, um künstliches Knochenwachstum und die Regeneration auf verschiedenen Substraten zu untersuchen. Um die Knochenneubildung zu bewerten, haben wir die Proben mit einem CT-Scanner gescannt und für jedes Substrat die Menge an neu gewachsenem Knochen gemessen.

Für Bilder in hoher Qualität waren lange Scanzeiten nötig, während derer ein Teil des Wassers aus den Proben verdunstete. Diese Verdunstung führte zu Deformationen, die klassische CT-Rekonstruktionsverfahren nicht korrigieren konnten. Das Ergebnis waren deutliche Artefakte, wie in den folgenden Bildern zu sehen ist.

Durch Wasserverdunstung während der CT-Messung hat sich die gescannte Probe verformt (bewegt). Mit Voxray QRT lässt sich die Bewegung der Probe korrigieren, sodass ein Bild in hoher Qualität entsteht.

Um die durch Wasserverdunstung während des Scans verursachten Deformationen auszugleichen, setzen wir unsere Quantum Reconstruction Technique (QRT) ein. Mit diesem Verfahren können wir die Geometrie jeder einzelnen Projektion korrigieren und so die Deformation der Probe verfolgen und ausgleichen.

Ergebnisse

So erhalten wir eine hochgenaue CT-Rekonstruktion, als hätte keine Deformation stattgefunden. Dadurch konnte der Forscher das Knochenwachstum präzise auswerten, ohne die Proben erneut scannen zu müssen, und hat so viel Zeit und Aufwand gespart.

Klassische CT-Rekonstruktion

Voxray QRT

3D-Rendering der Knochenprobe. Klassische CT-Rekonstruktion (links) und Voxray QRT (rechts)

Klassische CT-Rekonstruktion

Voxray QRT

Vergleich eines 2D-Schnitts aus der klassischen CT-Rekonstruktion (links) und aus Voxray QRT (rechts)

Klassische CT-Rekonstruktion

Voxray QRT

Vergleich eines 2D-Schnitts aus der klassischen CT-Rekonstruktion (links) und aus Voxray QRT (rechts)