Leistungssteigerung für Mega-Elektronenvolt Kegelstrahl-Computertomographie

• Antragsteller: Professor Dr. Randolf Hanke; Professor Dr. Stefan Kasperl
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225989123

In diesem Forschungsvorhaben wird eine Verbesserung von Bildqualität und Kontrast bei Megaelektronenvolt (MeV) kegelstrahl Röntgenbildgebung vorgeschlagen. Die grundlegende Idee dazu ist, dass das Verhältnis aus detektierter Primärstrahlung, welche das Nutzsignal darstellt, und detektierter Streustrahlung mithilfe von stark optimierten Röntgenfiltern am Detektionssystem verbessert werden kann. Ein wesentlicher Bestandteil des Forschungsvorhabens besteht darin, die eingeführte Verbesserung der spektralen Effizienz sowie die methodenbedingte Minderung der Ortsauflösung experimentell und simulativ zu quantifizieren. Dadurch lässt sich, ebenfalls im Rahmen des Vorhabens, eine Methode die dem Verlust der Ortsauflösung entgegenwirkt und eine Methode zur spektralen Kalibrierung der deterministischen Röntgensimulation ableiten.Industrielle MeV Computertomographiesysteme gibt es seit etwa 10 Jahren. Wegen des starken Einflusses von Objektstreustrahlung sind diese Systeme allerdings typischer-weise in Fächerstrahlgeometrie ausgeführt. Dazu werden Zeilendetektoren genutzt und der verwendete Röntgenstrahl Quell- und Detektorseitig durch Kollimatoren begrenzt. Hochenergie CT-Systeme können deutlich an Messgeschwindigkeit gewinnen, wenn man statt der zeilenweisen Aufnahme auf eine Kegelstrahl Geometrie mit Flächendetektoren wechselt. Flächendetektoren sind für kleinere Energiebereiche bis 600 Kiloelektronenvolt üblich. Für Hochenergie-Kegelstrahlsysteme ist die erreichbare Bildqualität jedoch sehr stark durch Artefakte gemindert, welche in einem signifikanten Anteil an detektierter Streustrahlung begründet sind. Der größte Anteil der gestreuten Strahlung, welche detektiert wird, stammt aus dem Messobjekt. Kleinere Anteile stammen von der Messumgebung sowie dem Detektionssytem.Im Gegensatz zur Fächergeometrie kann diese sekundäre Strahlung in Kegelstrahlgeometrie nicht durch Kollimation gemindert werden. Dies ist der Grund für ein deutlich höheres Untergrundsignal in Kegelstrahlgeometrie, wodurch ein wesentlich geminderter Bildkontrast und verminderte Ortsauflösung zustande kommen. Hinzu kommt, dass derzeit kommerziell verfügbare Flächendetektoren für kleinere Energien und hohe Ortsauflösung optimiert sind und deshalb sehr dünne Szintillatoren verbaut werden. Im Fall von hochenergetischer Röntgenstrahlung haben solche Detektoren eine kleine Detektionseffizienz. Die Detektionseffizienz mittels optimierter Detektorvorfilter zu erhöhen und gleichzeitig das Verhältnis von detektierter Primärstrahlung zu Streustrahlung zu verbessern ist Gegenstand dieses Forschungsvorhabens.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartner: Professor Dr. Alex Dommann