CT: generationen, bestandteile und prinzip des ct

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1969 bis 1972

der röhre sitzt ein einzelner detektor gegenüber

• aussendung eines feinen nadelstrahls ausgehend von der röhre, wird vom detektor geschwächt empfangen

• translation (seitliche bewegung des patienten)

• rotation (drehbewegung von röhre und detektor)

mehrere stunden pro schicht

1. der röhre sitzt ein einzelner detektor gegenüber

2. fächerstrahl hat einen winkel von 10 grad und es hat ca. 30 detektoren

3. fächerstrahl hat einen winkel von 40 bis 60 grad und es gibt mehrer detektorelemente (500 bis 800)

4. detektor in einem 360 grad winkel

1. aussendung eines feinen nadelstrahls ausgehend von der röhre, welcher vom detektor empfangen wird. dann translation und rotation

2. translations-rotations-prinzip

3. rotation von röhre und detektor um den patienten, translation fällt weg

4. röhre rotiert um den patienten

1972 bis 1975

• fächerstrahl hat einen winkel von 10 grad

• mehrere detektoren (ca. 30)

nach dem translations-rotations-prinzip

23 bis 25cm

300sec für eine schicht (30 bis 45 minuten gesamtzeit)

1976 bis 1977

• fächerstahl mit einem winkel von 40 bis 60 grad

• mehrere detektorelemente (500 bis 800)

  
  

rotation von röhre und detektor um den patienten (translation fällt weg)

-> translation fällt weg, weil der gesamte patientenquerschnitt erfasst werden kann

54cm

5 bis 20 sec pri schicht

1978

nein, weil die fliehlkräfte zu stark waren

• detktor in einem 360 grad winkel und die röhre rotiert

ct dritter generation

• 1 oder 2 röhren mit jeweils 700 bis 900 detektorelementen

• gantryöffnung bis zu 78cm

• scanzeit weniger als eine viertelsekunde pro schicht

• gantry (röntgenröhre, kollimator, hochspannungsgenerator, detektor)

• patiententisch

• bildprozessor

• konsole

abtast-/ scaneinheit

ca. 70cm

ca. 50 bis 70 cm

30 grad

• röntgengenerator

• röntgenröhre

• detektor

• kollimator

• patiententisch

erzeugt einen fächerförmiges strahlenbündel

muss eine stabile röhrenspannung von 80 bis 150 kV erzeugen

• großer anodenteller

• kathode und anode weiter auseinander (und knick im elektronenstrahl)

• mehrere brennflecke

• blenden befinden sich röhren- und detektorseitlich, um strahlenkegel auf detektor und gewählte geometrie zu reduzieren

0,5 bis 2mm

• messung der geschwächten röntgenstrahlung

• umwandlung in elektrische impulse

• ermöglichen verschiedene schichtdicken

variable schichtkollimierung durch fokusnahe einblendung

• gasdetektoren

• festkörperdetektoren

xenon-ionisationskammern

• photon trifft auf xenen-atom

  • ionisation

• stromsignal wird erzeugt, welches dem analog-digitalwandler zugeführt wird

gasdetektoren, weil nicht alle photonen auf xenon-atome treffen, wodurch es zum datenverlust kommt

szintilationsdetektoren

• photon trifft auf detektor

  • absorption und freisetzung von licht

• lichtquanten treffen auf photodiose

  • erzeugung spannungssignal

• signal wird verstärkt und dem analog-digitalzuwandler zugeführt

1998

• konvex, längs- und höhenverstellbar

200kg

• lagerungsschalen

• klettbänder

• säuglingsschalen

• gantry

• konsole

gantry

• röhre rotiert mit gegenüberliegendem detektor um den patienten, fächerförmige strahl trifft auf körper und erfasst den gesamten patientenquerschnitt

  • strahlung wird gemessen

  • 360 rotation pro schicht

• schwächungswerte werden aus zahlreichen projektionen aufgenommen

dichte des entsprechend durchstrahlten gewebes

• einzelschicht-ct+

• spiral-ct

• mehrzeilen-ct

• dual-source-ct

• spektral-ct

• einzelschicht-ct: röhre-detektor rotiert einmal um den patienten, dann tischvorschub

• spiral-ct: dauerrotation der röhre mit gleichzeitigem tischvorschub

• mehrzeilen-ct: röhre-detektor rotiert einmal um oatienten, dann tischvorschub ABER mehrere detektoren

• dual-source-ct: zwei röhren-detektor-systeme

• spektral-ct: zwei detektoren, die unterschiedliche energetische bereiche messen

1990

röhren-detektor-system rotiert einmal um den patienten. dann wird der tisch vorgeschoben (zu einem definierten abstand) und die nächste schicht beginnt, dabei ist die schichtdicke gleich des tischvorschubs

schicht-tischvorschub-schicht-…

• lücken im datensatz: tischvorschub ist größer als die schichtdicke

• überlappung: tischvorschub kleiner als die schichtdicke (dadurch streigt die strahlenbelastung)

• lange untersuchungszeiten, durch die tischbewegung

• gefahr durch bewegungsunschärfe

einzelschicht-ct

spiral-ct

mehrzeilen-ct

dual-source-ct

spektral-ct

1990

dauerrotation der röhre und gleichzeitiger tischvorschub

untersuchungsvolumen in körperlängsachse wird in einer spirale aufgenommen, durch kontinuierliche röhrenrotation und gleichzeitigem tischvorschub

-> an jeder beliebigen position dieses volumens kann ein bild mit einer definierten schichtdicke errechnet werden

1998

wie das spiral-ct (dauerrotation röhre und gleichzeitiger tischvorschub), nur das in z-richtung mehrere detektorzeilen hintereinander geschaltet sind und gleichzeitig messen

-> ermöglicht, dass mehrere cm eines volumens mit einer rotationsbewegung erfasst werden können

16 bis 20 cm

• kürzere untersuchungszeit und reduzierung von bewegungsartefakten

• größeres untersuchungsvolumina

• dünnere schichten, da die schichtdicken enger kollimiert werden können

  • isotrope auflösung (gleiche seitenlänge der kanten im voxel) und rekonstruktion in jeder raumebene

2005

prinzip: integration von zwei röntgenstrahlern mit je einem detektor, welche im 90 grad winkel zueinander stehen

-> dual-energy: röhren können mit unterschiedlichen spannungen betrieben werden

rotationszeit und bewegungsartefakte werden reduziert

2016

prinzip: ein röntgenstrahler und zwei energieauflösende detektoren messen bei unterschiedlichen empfindlichkeiten (nieder- und höherenergetische photonen)

darstellung von quantitativen gewebszusammensetzungen