An algebraic iterative reconstruction technique for differential X-ray phase-contrast computed tomography

Iterative reconstruction has a wide spectrum of proven advantages in the field of conventional X-ray absorption-based computed tomography (CT). In this paper, we report on an algebraic iterative reconstruction technique for grating-based differential phase-contrast CT (DPC-CT). Due to the differential nature of DPC-CT projections, a differential operator and a smoothing operator are added to the iterative reconstruction, compared to the one commonly used for absorption-based CT data. This work comprises a numerical study of the algorithm and its experimental verification using a dataset measured at a two-grating interferometer setup. Since the algorithm is easy to implement and allows for the extension to various regularization possibilities, we expect a significant impact of the method for improving future medical and industrial DPC-CT applications.

ZusammenfassungIterative Rekonstruktionsverfahren haben im Bereich der konventionellen, absorptionsbasierten Computertomographie (CT) ihre Vorzüge vielfach unter Beweis gestellt. In diesem Artikel berichten wir von einer algebraischen iterativen Rekonstruktionstechnik (ART) für gitterbasierte differentielle Phasenkonstrast-Computertomographie (DPC-CT). Aufgrund der differentiellen Natur der DPC-CT-Projektionen werden zum konventionellen ART-Algorithmus Differentialoperatoren und eine Glättung hinzugefügt. In dieser Arbeit werden numerische Studien des Algorithmus vorgestellt und seine Eignung anhand der Rekonstruktion experimenteller Daten von einem Zwei-Gitter-Interferometer gezeigt. Da der Algorithmus leicht zu implementieren ist und eine Erweiterung auf zahlreiche Regularisierungen zulässt, erwarten wir einen großen Einfluss unserer Methode auf die Verbesserung zukünftiger medizinischer und industrieller Anwendungen von DPC-CT.