Filtered Back Projection
Synonym: gefilterte Rückprojektion
Englisch: filtered back projection
Definition
Die Filtered Back Projection, kurz FBP, ist ein mathematisches Rekonstruktionsverfahren der Computertomographie (CT), mit dem aus den gemessenen Projektionsdaten Schnittbilder berechnet werden. Dabei werden die Projektionsdaten zunächst gefiltert und anschließend entlang der ursprünglichen Strahlenrichtungen in das Bild zurückprojiziert.
Hintergrund
Während einer CT-Untersuchung werden Projektionsdaten aus vielen verschiedenen Winkeln aufgenommen. Jede Projektion enthält Informationen über die Abschwächung der Röntgenstrahlung entlang zahlreicher Strahlenwege durch den Körper. Bei der Back Projection werden diese Projektionsdaten entlang der ursprünglichen Strahlenrichtungen wieder auf die Bildebene verteilt. Würde man die Projektionen ohne weitere Verarbeitung zurückprojizieren, entstünde jedoch ein stark verschwommenes Bild. Um diese Unschärfe zu korrigieren, werden die Projektionsdaten vor der Rückprojektion mit einem mathematischen Filter bearbeitet. Dieser verstärkt insbesondere hochfrequente Signalanteile und kompensiert die Bildunschärfe, die durch die einfache Rückprojektion entsteht.
Rekonstruktionsschritte
Die Filtered Back Projection umfasst zwei wesentliche Schritte:
- Filterung der Projektionsdaten: Die gemessenen Projektionen werden mit einem Rekonstruktionsfilter verarbeitet.
- Rückprojektion: Die gefilterten Daten werden entlang der jeweiligen Strahlenrichtungen wieder in das Bild zurückprojiziert.
- Durch die Überlagerung der Rückprojektionen aus vielen verschiedenen Winkeln entsteht das rekonstruierte CT-Schnittbild.
Rekonstruktionsfilter
Die Eigenschaften des verwendeten Filters beeinflussen die Bildcharakteristik. Unterschiedliche Filter können beispielsweise:
- die Ortsauflösung erhöhen
- das Bildrauschen reduzieren
- den Bildkontrast beeinflussen
In der klinischen CT werden daher verschiedene Rekonstruktionskernel eingesetzt, die an die jeweilige diagnostische Fragestellung angepasst sind.
Bedeutung
Die Filtered Back Projection war über viele Jahrzehnte das dominierende Rekonstruktionsverfahren der CT, da sie eine sehr schnelle Bildrekonstruktion ermöglicht. Moderne CT-Systeme verwenden zunehmend Iterative Rekonstruktionsverfahren, die eine bessere Rauschunterdrückung und Artefaktreduktion erlauben. Trotzdem wird die FBP weiterhin häufig eingesetzt, insbesondere wenn eine schnelle Rekonstruktion großer Datenmengen erforderlich ist.