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
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper celinedejongx. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,09. Je zit daarna nergens aan vast.
