Bildqualität

Was ist Streustrahlung? (SPR)

Streustrahlung ist in der Radiographie der größte versteckte Feind der Bildqualität. Vom Patienten in verschiedene Richtungen gestreute Photonen erreichen den Detektor an den falschen Stellen und fügen dem Bild einen „Schleier“ ohne echte Information hinzu — sie senken Kontrast und SNR. Was ist Streuung, was misst das Streu-Primär-Verhältnis (SPR), was erhöht sie und wie wird sie reduziert? Kompakt, nach Bushberg.

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

RöntgenquellePatientDetektorprimär (gerade)gestreutPrimäre Photonen: korrekte InfoGestreute Photonen: „Schleier“ überall→ Kontrast und SNR sinken
Primäre Photonen tragen die Gewebeinformation auf gerader Linie; gestreute Photonen ändern die Richtung und erreichen den Detektor an der falschen Stelle, wodurch sie einen Schleier ohne Information hinzufügen.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

SPR = S / P ·   Streufraktion F = SPR / (SPR + 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:

Kurz gefasst
Streuung = umgelenkte Photonen, die keine Information tragen und Kontrast/SNR senken. SPR = S/P; steigt mit Feldgröße und Patientendicke. Wirksamste Maßnahmen: Kollimation, Raster und Luftspalt.

Quellen

  1. 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.
  2. İlişkili: Grid (Izgara) Nedir? · Işınlama Parametreleri · Görüntü Kalitesi
Hinweis: Dieser Inhalt dient der Ausbildung; für klinische Entscheidungen oder die Einhaltung von Vorschriften konsultieren Sie eine qualifizierte Medizinphysik-Expertin bzw. einen Experten sowie die geltenden Bestimmungen.

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