Study and application of the FDK algorithm for multi-slice tomographic images reconstruction

O presente projeto consistiu no estudo e aplicação do algoritmo FDK (Feldkamp-Davis-Kress) para a reconstrução de imagens tomográficas utilizando a geometria de feixe cônico, resultando na implementação de um sistema adaptado de tomografia computadorizada multicortes (TCMC). Para a aquisição das projeções, utilizou-se uma plataforma giratória com goniômetro acoplado, um equipamento de raios X e um detector digital, tipo CCD. Para processar a reconstrução das imagens, foi utilizado um PC, no qual foi implementado o algoritmo FDK. Inicialmente foi aplicado o algoritmo FDK original, no qual se assume o caso físico ideal no processo de medições. Em seguida, foram incorporadas ao algoritmo, algumas correções de artefatos relacionados ao processo de medição das projeções. Para testar o funcionamento do algoritmo implementado, foram feitas reconstruções a partir de projeções simuladas computacionalmente. Foram montados e testados três sistemas de aquisição de projeções, nos quais foram usados diferentes equipamentos de raios X, detectores, metodologias e técnicas radiográficas, a fim de garantir que fossem coletados os melhores conjuntos possíveis de projeções. Realizou-se a calibração do sistema de TCMC implementado. Para isso, utilizou-se um objeto com uma distribuição de coeficientes de atenuação linear conhecida, que foi projetado e fabricado especificamente para isto. Por fim, o sistema de TCMC implementado foi utilizado na reconstrução tomográfica de um objeto não homogêneo, cuja distribuição volumétrica do coeficiente de atenuação linear é desconhecida. As imagens reconstruídas foram analisadas a fim de avaliar o desempenho do sistema de TCMC implementado.This work consisted on the study and application of the FDK (Feldkamp-Davis-Kress) algorithm for tomographic image reconstruction using cone-beam geometry, resulting on the implementation of an adapted multi-slice computed tomography (MSCT) system. For the acquisition of the projections, a rotating platform coupled to a goniometer, an x-ray equipment and a CCD type digital detector were used. The FDK algorithm was implemented on a PC which was used for the reconstruction process. Initially, the original FDK algorithm was applied considering only the ideal physical conditions in the measurement process. Then some artifacts corrections related to the projections measurement process were incorporated. Computational simulations were performed to test the functioning of the implemented algorithm. Three projections acquisition systems, which used different x-ray equipments, detectors, methodologies and radiographic techniques, were assembled and tested in order to ensure that the best possible set of data was collected. The implemented MSCT system was calibrated. A specially designed and manufactured object with a known linear attenuation coefficient distribution was used for this purpose. Finally, the implemented MSCT system was used for multi-slice tomographic reconstruction of an inhomogeneous object, whose attenuation coefficient distribution was unknown. The reconstructed images were analyzed to assess the performance of the TCMC system that was implemented