Bachelorarbeit - Physikzentrum der RWTH Aachen

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$Planungsraster FP C SoSe2013 Di. 13:30-18:00 h Gruppe \ Tag 9.4 ...$

2 Grundlagen 2.1 Aufbau und Funktionsweise eines CT Die wesentlichen Bestandteile eines CT sind eine Patientenliege und eine ringförmige Messapparatur, die Gantry. Die Patientenliege ist bewegbar und höhenverstellbar und dient dazu, den Patienten während der CT-Messung durch die Gantry zu führen. In der Gantry sind eine Röntgenröhre, Detektoren und verschiedene optische Bauteile, wie Filter, Blenden, Kollimatoren und Abschirmungen untergebracht. Das Grundprinzip der Funktionsweise eines CT ist, dass das zu untersuchende Objekt aus unterschiedlichen Richtungen von einem Fächer von Röntgenstrahlung durchleuchtet wird. Röntgendetektoren messen die durchgedrungene Strahlung und anhand der Schwächung der Strahlung kann die innere Struktur des betrachteten Objekts berechnet werden. Um ein Objekt in seiner Gesamtheit oder nur Ausschnitte dessen abzubilden, wird dieses Verfahren schichtweise wiederholt und am Ende werden die Schichtbilder zu einem Volumen zusammengesetzt. Spiral-CT und der Pitch Die heutzutage am meisten verwendete Aufnahmetechnik ist die Spiral-CT. Im Gegensatz zur konventionellen CT, bei der ein Volumen sequentiell Schicht für Schicht gescannt wird, rotiert die Gantry, und der Patient wird kontinuierlich durch sie hindurch geschoben. Dadurch vollführt der Röntgenfokus relativ zum Patienten eine Helix-Bewegung, daher der Name ” Spiral“-CT. Durch diese Technik kommt es zu einem Überlapp der Scan-Schichten, was bei konventioneller CT zu Bildfehlern führen würde. In der Spiral- CT wird dies jedoch mithilfe zusätzlicher Rekonstruktionsalgorithmen behoben. Außerdem kommt ein weiterer zu beachtender Parameter vor: der Pitch p. Dieser ist definiert als p = d M · S d ist der Tischvorschub, also die Streche, die sich der Tisch pro 360 ◦ Gantryumdrehung bewegt. M ist die Zahl an Detektorschichten, und S die Dicke einer Detektorschicht. Der Pitch ist eine dimensionslose Größe, die Einfluss auf die Bildgüte und auf die Dosis hat. Wird der Pitch zu hoch gewählt, kommt es zu Bildfehlern, ist er zu niedrig, ist die Strahlenbelastung für den Patienten höher, als nötig [1]. (1) 2
4D-CT Heutige CT-Systeme sind außerdem in der Lage, den zeitlichen Einfluss auf eine Messung aufzunehmen. Dies ist insbesondere wichtig für alle Messungen im Brustkorbbereich, z.B. bei Untersuchung der Lunge oder des Herzens. Insbesondere ist es möglich, Messungen zeitlich triggern zu lassen, indem beispielsweise ein Atemgurt um den Patienten gespannt wird. Die Messung wird dann erst gestartet, wenn vom Atemgurt ein Signal gesendet wird, nach der Messung werden dann Atemzustände und Absorptionen sortiert und einander zugeordnet und am Ende werden die Schichtbilder rekonstruiert. Abbildung 1: Ein Philips Gemini TF mit Liege und Gantry 2.2 Röntgenröhre Funktionsweise Die für eine CT-Aufnahme notwendige Röntgenstrahlung wird mithilfe einer Röntgenröhre erzeugt. Der schematische Aufbau ist in Abb. (2) gezeigt. Im einfachsten Aufbau ist dies eine evakuierte Röhre, in der sich eine Anode und eine Kathode befinden. Zwischen Anode und Kathode wird eine Hochspannung angelegt, sodass Elektronen, die von der Kathode emittiert werden, auf die Anode beschleunigt werden. Typische Hochspannungswerte liegen bei 80−140 kV [1]. Beim Auftreffen der Elektronen auf die Anode wird Röntgenstrahlung auf zwei Arten erzeugt. 3
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Seite 9 und 10: Abbildung 5: Schematischer Aufbau e
Seite 11 und 12: In einer Studie von Y. Seppenwoolde
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Seite 15 und 16: Abbildung 9: Der Targetbehälter Ab
Seite 17 und 18: 4 Messungen 4.1 Messaufbau Als erst
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Seite 27 und 28: (a) Pitch p = 0,042 (b) Pitch p = 0
Seite 29 und 30: zeigt jeweils den rekonstruierten D
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Seite 35 und 36: Vergleich Vorgabe - Messung In den
Seite 37 und 38: 6.4 Untersuchung des Targetvolumens
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Seite 41 und 42: Abbildung 33: Große Kugel, cos 4 ,
Seite 43 und 44: Nach Betrachtung dieser Volumenverl
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Seite 49 und 50: Literatur [1] Willi A. Kalender. Co
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