In einer idealen Röntgenaufnahme durchquert jedes Photon den Patienten auf einer geraden Linie bis zum Detektor und trägt die Information des durchquerten Gewebes. In Wirklichkeit wird ein großer Teil der Photonen im Gewebe gestreut — sie ändern die Richtung und treffen den Detektor an der falschen Stelle. Diese gestreuten Photonen fügen keine echte Information hinzu; sie erzeugen nur einen überall verteilten „Schleier“, der Kontrast und SNR senkt. Die Streuung ist in der Radiographie der größte versteckte Feind der Bildqualität.
Was ist Streuung?
Bei diagnostischen Energien ist eine der wichtigsten Wechselwirkungen der Photonen mit dem Gewebe die Compton-Streuung: Ein Photon stößt mit einem Elektron zusammen, ändert die Richtung und setzt seinen Weg fort. Da diese gestreuten Photonen den Detektor an zufälligen Stellen erreichen, wirken sie in der digitalen Radiographie im Wesentlichen wie eine Rauschquelle und senken das Signal-Rausch-Verhältnis.1
SPR und Fraktion
Die Menge der Streuung wird durch das Streu-Primär-Verhältnis (SPR) gemessen: die an einer bestimmten Detektorstelle von gestreuten Photonen deponierte Energie geteilt durch die von primären (nicht gestreuten) Photonen deponierte Energie.1
Ist SPR = 1, stammt an diesem Punkt die Hälfte der Energie aus Streuung — also ist die Hälfte der Information nutzlos.1 SPR ist nicht fix: Es steigt, wenn das bestrahlte Gewebevolumen wächst. Sowohl Feldgröße als auch Patientendicke erhöhen SPR; deshalb ist die Streuung im Abdomen ein viel größeres Problem als in der Extremitätenradiographie (z. B. kann SPR bei 25 cm Dicke ~4,5 erreichen).1
Wie reduziert man sie?
Die klassischen Wege, die Streuung zu reduzieren:
- Kollimation: Das Strahlenfeld auf die benötigte Region zu begrenzen, senkt unmittelbar das bestrahlte Volumen — und damit das SPR. Einer der einfachsten und wirksamsten Schritte.1
- Streustrahlenraster: zwischen Patient und Detektor angeordnet, absorbiert das Raster schräg einfallende gestreute Photonen und lässt den Primärstrahl weitgehend passieren; es ist die am weitesten verbreitete Technologie zur Streureduktion in der Radiographie. Details: Was ist ein Streustrahlenraster?.
- Luftspalt (Air Gap): Den Abstand zwischen Patient und Detektor zu vergrößern, lässt einen Teil der schräg gestreuten Photonen am Detektor vorbeigehen.
Quellen
- Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2011. §7 (Radiography): saçılma bir gürültü kaynağı olarak SNR'yi düşürür; saçılan/primer oranı SPR = S/P (Denklem 7-8); saçılma fraksiyonu F = SPR/(SPR+1) (Denklem 7-9, 7-10); SPR alan boyutu ve hasta kalınlığıyla artar — abdomen, ekstremiteye göre çok daha sorunlu (Şekil 7-21); kolimasyon SPR'yi azaltır; örn. 25 cm hastada SPR ~4,5 (s.231). Sayfa numaraları bu baskıya aittir.
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