Eine einfache und schnelle Methode für die Messung der Strahlaufhärtung in computertomographischen (CT) Bildern

Um die Qualität von CT Messungen zu verbessern, ist eine Reihe von Korrekturen in den tomographischen Bildern notwendig. Dies sind beispielsweise die Entfaltung der Punktspreizfunktion (PSF) des Detektors sowie die defekte Detektorpixel-, Flachfeld-, Streustrahlungs- und die sog. Strahlaufhärtungskorrektur. Letztere kann durch eine „Look-up Table“ beschrieben werden, welche mit Hilfe der Schwächungskurve erstellt werden kann, welche das Verhältnis der Grauwerte eines Durchstrahlungsbildes über der Materialdurchstrahlungsdicke beschreibt.

Es wurde eine einfache and schnelle Methode samt Prüfkörper für die Messung und Korrektur der Strahlaufhärtung in röntgencomputergraphischen (CT) Bildern entwickelt. Der Prüfkörper (Abb. 1) wurde so entworfen, dass im Durchstrahlungsbild alle zentralen Radialschnitte einen linearen Anstieg der Materialdurchstrahlungslänge aufweisen. Der kegelähnliche Prüfkörper wurde jeweils aus Edelstahl und aus Aluminium gefertigt, um einen größeren Energiebereich abzudecken. Er weist zusätzliche Prüfmerkmale auf wie z. B. das „Check-Loch“ für eine einfache Prüfung der wirksamen Korrektur der Punktspreizfunktion (PSF) des Detektors. Zwei zusätzliche zentral fluchtende Nadellöcher erleichtern die Ausrichtung des Prüfkörpers zur Röntgenquelle.

Neben der „Look-up table“ zur Korrektur des sogenannten Strahlaufhärtung-Artefaktes kann mit Hilfe einer Simulation auch die Dicke der Szintillationsschicht des Röntgendetektors abgeschätzt werden. Hierzu wurden Voruntersuchungen auf Basis von realen und simulierten Daten durchgeführt, wobei die Szintillatordicke in den Simulationen variiert und die Simulationsergebnisse mit realen Daten verglichen wurden, siehe Abb. 2. Für einen Abschwächungsfaktor bis 10 (siehe die Ordinaten in Abb. 2) ergab sich eine gute Übereinstimmung zu der Simulation mit einer CsI:TI-Szintillationsschichtdicke von 400 µm. Für Abschwächungsfaktoren größer als 10 weichen die gemessenen Strahlaufhärtungskurven von den Simulationen bei gleicher Szintillatordicke ab. Mögliche Ursachen dieser Diskrepanz sind die Detektorrückstreuung sowie Streuungen durch die CT Kabine und die Bodenplatte aus PVC, welche in den Simulationen nicht berücksichtigt werden konnten.

Abb. 1: Prüfkörper für die Messung der Strahlaufhärtung. (a) Schnittbild; und (b) Fotographie des Prüfkörpers aus Al.

Abb. 2: Vergleiche zwischen den realen und simulierten Strahlaufhärtungskurven mit unterschiedlichen Prüfkörpermaterialien und Röntgenspannungen