Fallstudie

CT-Scanner-Neukalibrierung ohne Phantom

Darius Rückert

Darius Rückert

- zuletzt aktualisiert am 11. Juni 2025

CT-Systeme sind auf eine präzise Kalibrierung angewiesen, um geometrische Verzerrungen zu vermeiden und eine genaue Bildgebung zu gewährleisten. Schon kleine Fehlausrichtungen können in den fertigen Bildern deutlich sichtbare Probleme verursachen.

Diese Kalibrierung kann sich mit der Zeit verschieben. Plötzliche Änderungen, etwa der Austausch von Komponenten oder versehentliche Kollisionen während eines Scans, können das System völlig dejustieren. Üblicherweise müssen externe Techniker solche Probleme in langwierigen Justagen mit speziellen Kalibrierkörpern beheben.

In diesem Artikel zeigen wir, wie das Self-Calibration-Tool von Voxray QRT diese Probleme mit beliebigen vorhandenen Scandaten schnell löst, ganz ohne spezielle Kalibrierausrüstung.

Beim Routinescan einer großen Probe geriet einer unserer Kunden in eine kritische Situation: Die Röntgenquelle kollidierte versehentlich mit der Probe.
Infolgedessen zeigten die Scans deutliche geometrische Verzerrungen, die besonders in helikalen Scanmodi auffielen.
Das Team musste zwei dringende Fragen klären: Wie weit hatte sich die Kalibrierung des Scanners von den ursprünglichen Einstellungen entfernt, und war der Manipulator so beschädigt, dass er repariert werden musste?

Übersicht

Helikale Scans nach der Kollision mit starken geometrischen Artefakten.

Unser Self-Calibration-Tool nutzt ein differenzierbares Modell des Röntgensystems. Damit können wir die gesamte Scannergeometrie direkt anhand beliebiger Scandaten optimieren.

Das Modell bildet die physikalischen Eigenschaften des Systems ab und ermöglicht präzise Anpassungen der wichtigsten Parameter: Position der Quelle, Ausrichtung des Detektors und Rotationsachsen.

Wenden wir diese Optimierung auf die aufgenommenen Daten an, lassen sich Kalibrierfehler schnell korrigieren, selbst nach einschneidenden Ereignissen wie Kollisionen von Komponenten. Die gewonnenen Informationen helfen, mechanische Probleme zu beheben, und verbessern künftige Scans, sodass das System ohne Ausfallzeiten optimal arbeitet.

Self-Calibration

Die Neukalibrierung des beschädigten CT ohne Kalibrierphantom mit dem Voxray Self-Calibration-Tool ermöglicht eine CT-Rekonstruktion in hoher Qualität.

Ergebnisse

Nach der Kollision zwischen Röntgenquelle und Probe zeigten die helikalen Scans unseres Kunden deutliche geometrische Artefakte.

Mit dem Voxray Self-Calibration-Tool haben wir die Geometrie des Systems optimiert und diese Verzerrungen beseitigt. Dafür war kein Kalibrierphantom nötig, und es dauerte nur wenige Minuten.

Die Analyse ergab einen Fehler von 2,7 % in den vertikalen Motoren, die Quelle und Detektor bewegen. Nachdem wir diese Korrektur auf die Geometrie angewendet hatten, konnten wir wieder genaue Rekonstruktionen erzeugen, wie die folgenden Bilder zeigen.

2D-Schnitt durch die Batterie mit beschädigter CT-Geometrie
Beschädigte CT-Geometrie
2D-Schnitt durch die Batterie mit von Voxray korrigierter CT-Geometrie
Von Voxray korrigierte CT-Geometrie

Vergleich eines 2D-Schnitts durch die Batterie.

2D-Schnitt durch die Batterie mit beschädigter CT-Geometrie
Beschädigte CT-Geometrie
2D-Schnitt durch die Batterie mit von Voxray korrigierter CT-Geometrie
Von Voxray korrigierte CT-Geometrie

Vergleich eines 2D-Schnitts durch die Batterie.

3D-Rendering der Batterie mit beschädigter CT-Geometrie
Beschädigte CT-Geometrie
3D-Rendering der Batterie mit von Voxray korrigierter CT-Geometrie
Von Voxray korrigierte CT-Geometrie

3D-Rendering der Batterie.