Um novo método de redução de artefatos metálicos baseado em projeção para tomografia computadorizada com detector plano

Implantes metálicos geram artefatos em forma de faixas em imagens volumétricas reconstruídas por tomografia computadorizada com detector plano (FD-CT). Este estudo apresenta um método inovador para reduzir esses artefatos perturbadores, inserindo informações descartadas nos dados brutos originais, utilizando um procedimento de correção em três etapas e trabalhando diretamente com cada elemento do detector. Os tempos de computação são minimizados ao implementar completamente o processo de correção em unidades de processamento gráfico (GPUs). Primeiro, o volume original é corrigido usando um esquema de interpolação tridimensional no domínio dos dados brutos, seguido por uma segunda reconstrução. Este volume com redução de artefatos metálicos é então segmentado em três materiais, ou seja, ar, tecido mole e osso, utilizando um algoritmo baseado em limiar. Subsequentemente, uma projeção para frente do modelo de classe de tecido obtido substitui os valores de atenuação ausentes ou corrompidos diretamente para cada elemento do detector plano que contém valores de atenuação correspondentes a partes metálicas, seguido por uma reconstrução final. Experimentos utilizando phantoms equivalentes a tecidos mostraram uma redução significativa dos artefatos metálicos (desvios dos valores de TC após correção em comparação com medições sem inserções metálicas reduzidos tipicamente para abaixo de 20 HU, diferenças no ruído da imagem para abaixo de 5 HU) causados pelos implantes e nenhuma perda significativa de resolução, mesmo em áreas próximas às inserções. Para abranger uma variedade de casos diferentes, medições de cadáveres e imagens clínicas nas regiões do joelho, cabeça e coluna foram usadas para investigar a eficácia e aplicabilidade do nosso método. Uma comparação com uma correção de interpolação tridimensional mostrou que a nova abordagem superou os esquemas de interpolação. Os tempos de correção são minimizados, e as imagens iniciais e corrigidas são disponibilizadas quase ao mesmo tempo (12,7 s para a reconstrução inicial, 46,2 s para a imagem corrigida final em comparação a 114,1 s e 355,1 s em unidades de processamento central (CPUs)).