Samenvatting Minor PCM jaar 3 – Fysica van de CT – Hanzehogeschool Groningen
14 views 1 purchase
Course
Institution
Hanzehogeschool Groningen (Hanze)
Samenvatting Minor PCM (PET/CT/MRI) jaar 3
Fysica van de CT
Hanzehogeschool Groningen
Inclusief colleges, flitscolleges, literatuur.
Door Celine en Ilona
• Een object (patiënt) is inhomogeen en de röntgenbundel
is poly-energetisch.
• Filtering → maakt de bundel homogener.
• Uit het intensiteitsprofiel wordt een verzwakkingsprofiel
verkregen, deze wordt vervolgens bewerkt met een
convolutiefilter (kernel) waarmee het beeld kan worden
gereconstrueerd.
1.3 DE BEREKENING EN DE WEERGAVE VAN HET GEMETEN OBJECT
• De verzwakking wordt per punt in de matrix berekend,
d.m.v. een HU-waarde.
• Water HU = 0 – lucht HU = -1000.
• Hoe ↑ de verzwakkingscoëfficiënt, hoe ↑ de HU-
waarde.
2.2 EERSTEGENERATIESCANNER
• Werkt volgens het translatie-rotatieprincipe:
- Een parallelle beweging langs het object (translatie) → 160 x
- Daarna draaiing om het object (rotatie) → 1°
- Dus bij 180° → 180 x 160 metingen verricht
• Pencilbeam: een zeer smalle bundel → opgevangen door een enkelvoudige detector
• Scantijd van 1 slice ±4 min
2.3 TWEEDEGENERATIESCANNER
• Werkt volgens het translatie-rotatieprincipe
• Geen 1 detector, maar lineaire detectorrij/linear array → naast elkaar geplaatste detectorelementen.
• Waaiervormige beam, ofwel fan beam.
• Minder translaties, minder rotaties → snellere scantijd
2.4 DERDEGENERATIESCANNER
• Een curved detector array → grote boog met enkele honderden detectorelementen.
• Fanbeam met een wijdte van 30-40°.
3
,2.5 VIERDEGENERATIESCANNER
• In plaats van de buis en detectorboog, roteert alleen de buis.
• Stationaire detectorring van 360° wordt toegepast, in plaats van een boog van 30-40°.
• Twee systemen:
- Röntgenbuis roteert binnen de detectorring: veelvoorkomend.
- Röntgenbuis roteert buiten de detectorring: vereist kanteling van de ring → moeilijker
fabriceren → duurder → minder voorkomend.
2.6 VIJFDEGENERATIESCANNERS
ALTERNATIEVE CONCEPTEN TOELICHTING
EBCT • Electron Beam Computed tomography
• Zeer hoge scansnelheid
• Een elektronenbundel wordt gefocusseerd en gestuurd over een
stationaire detectorring
• Cardiac CT
DSR • Dynamic Spatial Reconstructor
• Zeer hoge scansnelheid: volume van 240 slices in 1 seconde.
• Bestaat uit 14 röntgenbuizen en detectorschermen.
• Cone beam.
2.7 SPIRAAL-CT/HELICAL-CTI
• Axiaal: Rotatie (clockwise) → tafelverschuiving → rotatie (counter clockwise)
- Wisselen van draairichting → i.v.m. de bekabeling.
• Wisselen van draairichting is bij spiraal-CT niet meer nodig.
• Helical: Continue rotatie en tafelverplaatsing.
- Niet meer door bekabeling maar door koolstofborstels die langs een slipring lopen.
• Er wordt interpolatie van ruwe data gedaan, omdat i.t.t. axiaal scannen het start- en eindpunt niet op
dezelfde plek van de Z-as bevinden.
- 2 x 180° interpolatie
- 2 x 360° interpolatie
2.8 SINGLE-SLICE- EN MULTI-SLICETECHIEK
• Single-slice: in een enkele rotatie wordt één slice/plakje gescand. De buis bestraalt een enkelvoudige
detector.
- Waaiervormige beam (fanbeam)
• Multi-slice: In één rotatie wordt een uit meerdere rijen bestaande detector bestraald. De detector
wordt in twee richtingen opgedeeld: in de richting van het rotatievlak en in de richting van de tafelas
(Z) in een aantal rijen, zodat meerdere slices uit 1 enkele rotatie geconstrueerd wordt.
- Kegelvormige beam (conebeam)
- Slicerichting: vele honderden elementen
- Z-richting: honderden rijen/kanalen
- Matrixdetector: rijen met dezelfde elementgrootte. Linear array detector of fixed array detector.
- Isotropic imaging: detectorelementen zijn in alle richtingen even groot.
4
, - Adaptive detector: rijen met een variabele elementgrootte. In het midden bevinden zich kleinere
en naar buiten toe grotere elementen.
- Hybridedetector: grotendeels een matrixdetector. Echter in het centrum is er een afwijkende
elementgrootte.
2.9 VOLUME-CT
• Geen tafelverschuiving.
• De cone beam is wijd genoeg om het af te beelden volume in een enkele rotatie af te beelden.
2.10 DUAL-ENERGY-CT
TOELICHTING
DUAL-ENERGY-CT Twee verschillende energiespectra bij verschillende buisspanningen. Hierbij verkrijgt
men meer informatie over de weefsels die onderzocht worden.
DUAL-SOURCE-CT Verwijst naar twee verschillende bronnen: twee röntgenbuizen.
• Verdubbeling van de temporele resolutie
• Verdubbeling van de power, bij gelijke temporele resolutie: gunstig bij zware,
obese patiënten.
• Er kan met dual energy gewerkt worden voor een beter weefselonderscheid.
• Er is bijna een verdubbelde snelheid door gebruik van hogere pitchwaarden.
2.11 SPECT-CT EN PET-CT
• Combinatie van SPECT/PET met CT geeft een hoge specificiteit en sensitiviteit.
• Bij een SPECT/PET-CT wordt uit een low-dose CT-scan een verzwakkingscorrectie bepaald en CT-
beelden gereconstrueerd.
3.2 TAFEL
• De verschuiving wordt uitgedrukt in mm/s
3.3 DETECTOR
• Bestaat uit honderden elementen die de straling opvangen.
• Wordt beoordeeld op:
- Efficiency: registreren van straling → meetbaar signaal
- Responstijd: tijd om een nieuw signaal te detecteren
▪ Na detectie is er eerst verval, daarna afterglow (langer durend nalichten)
- Stabiliteit: hoe goed reproduceerbaar straling wordt omgezet in een te meten signaal
▪ Regelmatig kalibratie vereist
▪ Afhankelijk van omgevingstemperatuur
- Dynamic range: geeft bereik van signaalsterkten aan dat onderscheiden kan worden (10 5-
106)
5
,3.3.1 VASTESTOFDETECTOREN
• Fotonen worden omgezet in licht.
• Licht valt op een dyode die het omzet in een elektrisch signaal.
• Scintillatiekristallen en keramische detectoren.
- Keramische detectoren hebben een hogere efficiency.
3.3.2 ADAPTIVE, MATRIX- EN HYBRIDE DETECTOREN
• Plakrichting: bevat de vele elementen.
• Z-richting: bestaat uit de rijen/kanalen.
SOORT TOELICHTING
ADAPTIVE • Elementen hebben geen gelijke c.q. uniforme grootte.
• In het midden van de detector (langs de Z-as) kleinere
elementen, naar buiten toe grotere.
MATRIX • Elementen met een gelijke c.q. uniforme grootte.
• Ook wel: fixed array/linear array detector.
• Isotropic imaging mogelijk
HYBRIDE • Overal gelijke elementgrootte
• Met in het centrum alleen een afwijkende maat.
3.3.3 DUAL-LAYERDETECTOREN
• Kunnen toegepast worden in Dual-Energy en spectrale CT.
• De ene laag absorbeert lagere fotonenergieën en de andere laag de hogere fotonenergieën.
• Noodzakelijk om met hoge buisspanningen te werken.
3.4 DAS
• Bevindt zich tussen de detector en de computer (CPU) die de data moet verwerken. Na de
detectorelementen worden de elektrische signalen versterkt in een voorversterker. Deze signalen
worden geanalyseerd in een logaritmische versterker. Deze kan enerzijds het signaal converteren naar
verzwakking en anderzijds naar de dikte van het gemeten object. Deze analoge signalen worden
geleid naar een ADC, waarbij de signalen omgezet worden in digitale waarden. Deze waarden worden
naar de computer gestuurd.
• Bittechniek: nauwkeurigheid waarmee de ADC analoge naar digitale signalen kan omzetten. (2-
bittechniek: 22 = analoog signaal in 4 waarden verdeeld)
3.5 COLLIMATOREN
• Een soort diafragma die de uit het buisvenster tredende bundel beperkt.
• Toegepast aan de buiszijde en aan de detectorzijde: prepatient en postpatient collimation
- Prepatient: beïnvloedt dosis voor patient en beeldkwaliteit
- Postpatiënt: beïnvloedt alleen beeldkwaliteit
• Umbra: het centrale homogene deel van de bundel dat door de precollimator begrensd wordt.
• Penumbra: halfschaduwgebied.
6
, - Bij een kleinere bundelwijdte is de
penumbra relatief groter dan bij
een grotere bundelwijdte.
• Strooistraling wordt beperkt door de
collimatoren en door het rooster.
3.5.1 ACTIVE COLLIMATION
• Nadeel aan spiral-scannen is overranging/overscanning → aan begin en eind van de scanrange een
extra rotatie om de buitenste slices te kunnen reconstrueren → hogere dosis
• Bij een grotere bundelwijdte levert overranging een groter aandeel aan de totale dosis.
• Hoe korter de scanlengte, des te groter de dosisbesparing m.b.v. active collimation, omdat de dosis
groter is door overranging bij een korte scanlengte.
• Een kortere scanlengte leidt tot meer dosisbesparing door actieve collimatie, aangezien overranging
een grotere rol speelt bij kortere scans → beperken met een sliding collimator.
3.6 RÖNTGENBUIS
• Moet een hoge belasting in warmte kunnen verwerken.
• Vermogen = hoe groot de belastbaarheid is, welk product van kV en mAs geleverd moet worden (in
kW).
- Het product van kV en mAs bij een belichtingstijd van 0,1 s.
• Belasting = de daadwerkelijke energie die aan de anode is geleverd (in MHU).
• Een zeer snelle warmteafgifte (heat dissipation) nodig om een volgende scan te kunnen maken.
TYPE FOCUSBEWEGING Twee focussen op de anode Focus verschuift diagonaal in x- en in z-richting, een
halve detectorbreedte
In xy-vlak en z-vlak
AANTAL VERKREGEN Verhoogd met halve Verdubbeld met z-shift in de z-richting
SLICES detectorbreedte in xy-richting
VERANDERING IN Z- Niet significant veranderd in z- Verhoogde z-dekking, minder 'windmill'- of 'splay'-
DEKKING (COVERAGE) dekking artefacten
• Het aantal projecties in één rotatie beïnvloedt resolutie van een CT-beeld: ↑ projecties ↑ resolutie.
- Extra sampling in de xy-richting (in vlak van röntgenbuis en detector): ↑ metingen ↑
projecties ↑ resolutie
- "quarter detector offset." de centrale straal van de röntgenbundel wordt opzettelijk een
kwart van de detectorbreedte uit het lood geplaatst ten opzichte van de detectoren.
Wanneer exact tegenover elkaar gelegen projecties (met een verschil van 180 graden)
worden bekeken, zijn deze een halve detectorbreedte verschoven als gevolg van de "quarter
detector offset." Deze verschuiving resulteert in een verdubbelde samplingfrequentie, wat
de resolutie verbetert omdat er meer meetpunten worden verkregen.
7
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller celinedejongx. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.52. You're not tied to anything after your purchase.
