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Backfrieder-Hagenberg

RöntgenCT:Apparatekunde+Artefakte

SE+ MED 4. Semester

Werner Backfrieder

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Artefakte

• Fehlerhafte Detektoren– Strahl- und Ringartefakt

• Röntgenundurchlässige Strukturen– Sernartefakt

• Selektive spektrale Schwächung– Aufhärtungsartefakt

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Strahlartefakt

• mindestens ein Meßwert ist fehlerhaft

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Ringartefakt• mindesten ein Detektor ist defekt

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Strahlartefakt• Eine singuläre Struktur ist im Objekt

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Strahlaufhärtung• Elemente besitzen einen energieabhängigen

Schwächungskoeffizient• Spektrum der Röntgenröhre ist

polychromatisch (kontinuierlich)• Niedrige Spektralanteile stärker

geschwächt -> Aufhärtung des Spektrums• => Artefakt in Schichtbildern =>

Intensitätsdefekt zum Zentrum der Schicht

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Massenschwächungskoeffizient von Kalzium

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Physikalische Effekte• Photoeffekt• Elastische Streuung

(Thompson)• Inelastische Streuung

(Compton)• Paarbildung

Steigende Energie

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Bremsspektrum einer Röntgenröhre

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Aufhärtung

Korrektur ->

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Apparatekunde

• Scannergenerationen• Electron Beam Scanner• Spiral CT• Multislice CT

– Anwendungen• Detektoren

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Scanner-Generatio

nen

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CTs 1974 und 1994

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Parallel- und Fächerabtastgeometrie

IP=l

AP=ϑ

IP=β

AP=σ

Profile durch innere (IP) und äußere (AP) Parameterbestimmt: l=D*sin(β), ϑ=β+σ

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Spiral CT• Verkabelung erlaubte Rotation bis maximal

720 Grad• Vorwärts- Rückwärtsrotation der Gantry ->

hohe mechanische Belastung (mehrere 100 kg)• Schleifringe erlauben kontinuierliche Rotation• Daten werden gesammelt und an IR-

Dockpoints übertragen• Kontinuierlicher Vorschub => Spiral CT

(Helical CT)

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Datenaufnahme im SpiralCT

Pitch=Vorschub des Tisches/RotationSchichten an beliebigen Positionen z Projektion an z aus benachbarten Spindelwerten der Helix berechnet.

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z-Interpolation 180° LI und 180° HI

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Räumliche Auflösung im SpiralCT

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Multislice CT (MSCT)

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Entwicklung der CT

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Anwendung: CT Angiographie

MIP 3D-Rendering

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Gasdetektoren• Röntgenstrahlung tritt in gasgefüllte

Ionisationskammer ein (Xe)• Hüllenelektronen herausgeschlagen• Hochspannung beschleunigt e- zur Anode • Elektisches Signal proportional zur

Strahlung• Xe: Edelgas, hohe Massenzahl, hoher

Wirkungsquerschnitt• Wechselwirkung erhöhen -> hoher Druck,

lange Kammer 1mmx100mm• Inhärente Kollimation durch Septen10kV

+ -

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Halbleiter-Detektor

CsJ-Szintillator

aSi-Halbleiter

Glas-substrat

γ-Quant

Photonen

ElektrischesSignal

Im Csäsium Jodid Kristall wird die Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umge-wandelt. Die Quanten-absorption ist sehr hoch im Bereich 40-150keV.

Die Photonen treffen auf die Photodiode auf und werden in ein elektrisches Signal transformiert. Ausbeute des aSi ist 100%.

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Linear->Matrix Array: Fan Beam-> Multislice

Fan-Beam,Gas-Detktoren20mm/Element

MSCT,Halbleiter-Detektor1.25mm/Element

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Definition der Schichten

Blende definiertSchichtdicke

Detektor-matrix bestimmtSchichten

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Fixed und Variable Array

Konstante Höheder Detektorzellenim gesamten Array

Adaptive Höhe der DetektorelementeAuflösung sinkt vomZentrum zum Rand

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Flexible Schichtdefinition

Höchste Auflösung in konstantem Array: Schichtdicke kleiner als Detektorhöhe (a) 1mm-> 0.5mm(b) oder 4 mal 1.25mm

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Schichtdefinition adaptives Array

Ausblenden der Randzone: Schichtdicke kleinerals Detektorhöhe (a) 1mm-> 0.5mm, (b) 4 mal 1mm

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Erhöhen der Schichtdicke

Variable Schichtdicke durch Zusammenfassenmehrerer Zeilen des Detektors.

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Flexible Schichtdefinition

2.5 und 5mm Schichtdefinition mit adaptivem Array

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Zusammenfassung

• Hohe Schichtauflösung• bis zu 64 Schichten simultan <1Sekunde• Verminderung von Bewegungsartefakten

– Abbildung von Organen mit physiologischer Bewegung: Herz, Peristaltik, Virtuelle Endoskopie

• Streuung -> Kollimation• Randschichten: Kegelstrahl, Resampling

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Hounsfield Units

10000

0

2

2

H

HHUµµµ −

= Skaliert µ auf einen Wertebereich von-1000 bis +3000, dimensionslos

-1000

+3000

256Graustufencw

Fenster-einstellung 3590Baby-Schädel

40350HWS50500Extremitäten40300Leber-700750Lunge5004000Innenohr3570CerebrumCenterWidthOrgan