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Backfrieder-Hagenberg
RöntgenCT:Apparatekunde+Artefakte
SE+ MED 4. Semester
Werner Backfrieder
Backfrieder-Hagenberg
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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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
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