Was ist ein Computertomograph?
Ein Computertomograph ist ein Gerät, das Röntgenstrahlen aussendet, um die Materialien und Strukturen im Inneren eines Objekts zu untersuchen.
Es gibt zwei Haupttypen, medizinische und industrielle. Medizinische Computertomographen können Knochen, Muskeln, Blutgefäße und andere Gewebe sowie innere Organe vom Kopf bis zu den Füßen untersuchen.
Anwendungen von Computertomographen
Es gibt zwei Haupttypen von Computertomographen, medizinische und industrielle. Sie werden in der folgenden Reihenfolge erläutert:
1. Medizinische Computertomographen
Medizinische Computertomographen nehmen Röntgenstrahlen auf, die durch den menschlichen Körper gesendet werden, um Informationen über das Innere des menschlichen Körpers zu erhalten, die zur Feststellung von Krankheiten verwendet werden. Zu den medizinischen Computertomographen gehören die einfache Computertomographie (CT), bei der der menschliche Körper so betrachtet wird, wie er ist, und die kontrastverstärkte Computertomographie (CT), bei der ein Kontrastmittel in die Blutgefäße gespritzt wird, um sie zu betrachten.
2. Industrielle Computertomographen
Industrielle Computertomographen werden häufig für die zerstörungsfreie Prüfung von Werkstoffen eingesetzt, und solche industriellen Computertomographen werden als Beobachtungs-CT bezeichnet. Beispiele für zerstörungsfreie Prüfungen sind die Formbewertung und Fehleruntersuchung von Halbleitergehäusen usw., die Bewertung der inneren Struktur von Tabletten und die Bewertung der Form und Faserorientierung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen.
In den letzten Jahren wurden viele industrielle Computertomographen auch als Mess-CTs entwickelt. Wie die CT für die Beobachtung ermöglicht die CT für die Messung die zerstörungsfreie Inspektion sowie die Größenmessung und Datenanalyse mit CAD.
CT für die Messung ermöglicht die vollständige Erfassung der dreidimensionalen Form des Objekts, hochpräzise Formmessung, Hochgeschwindigkeitsinspektion und -messung.
Funktionsweise von Computertomographen
Bei den zwei Arten von Computertomographen bestrahlen beide Systeme ein Objekt mit Röntgenstrahlen aus allen Richtungen in einem Winkel von 360 °, um die transmittierte und absorbierte Röntgenstrahlung zu bestimmen, aber die für medizinische und industrielle Anwendungen verwendeten Bildgebungsverfahren unterscheiden sich.
1. Medizinische Computertomographen mit Röntgenstrahlen
Medizinische Computertomographen zeichnen sich durch eine Gantry in Form eines Doughnuts und ein Bett aus, das in die zentrale Öffnung der Gantry einfährt und sich langsam durch die zentrale Öffnung bewegt, während der menschliche Körper in der zentralen Öffnung liegt. Im Inneren der Gantry befinden sich eine Röntgenröhre, die Röntgenstrahlen aussendet, und ein Detektor, der die von der Röntgenröhre ausgesandten Röntgenstrahlen erkennt, über dem zentralen Loch.
Wenn ein menschlicher Körper auf einem Bett in die zentrale Öffnung der Gantry eintritt, werden die von der Röntgenröhre ausgesandten Röntgenstrahlen teilweise vom menschlichen Körper absorbiert, während der Rest durchgelassen und vom Detektor erfasst wird. An diesem Punkt dreht sich die Gantry um das Bett, bestrahlt die Röntgenstrahlen in einem Winkel von 360 ° und erfasst die durchgelassenen Röntgenstrahlen.
Auf diese Weise werden Daten in einer 360 °-Richtung gewonnen, wobei der menschliche Körper in einer horizontalen Schleife geschnitten wird, und aus diesen Daten erstellt der Computer ein Querschnittsbild des menschlichen Körpers. Bei diesem medizinischen Computertomographen wird üblicherweise der Helical Scan verwendet.
Bei dieser Bildgebungsmethode bewegt sich das Bett langsam durch das zentrale Loch der Gantry, während es kontinuierlich Röntgenstrahlen aussendet und aufnimmt. Auf diese Weise wird eine Reihe von horizontalen Schnittbildern des menschlichen Körpers in der Längsrichtung in Richtung der Körperhöhe erzeugt.
2. Industrielle Computertomographen
Im Gegensatz zu medizinischen Computertomographen zeichnen sich industrielle Computertomographen dadurch aus, dass das zu untersuchende Material rotiert und nicht die Röntgenröhre und der Detektor fixiert sind. Industrielle Computertomographen können horizontal oder vertikal bestrahlt werden.
Bei der horizontalen Bestrahlungsart sind Röntgenröhre, Material und Detektor horizontal angeordnet, bei der vertikalen Bestrahlungsart vertikal. Je nach dem zu untersuchenden Material und der zu untersuchenden Stelle wird die geeignete Variante gewählt.
Weitere Informationen über Computertomographen (CT-Systeme)
1. Mehrschichtige medizinische Computertomographen
Zu den medizinischen Computertomographen gehören auch die Mehrschicht-Computertomographen mit mehreren Detektorreihen, die in Fahrtrichtung des Bettes angeordnet sind und als Einschicht-Computertomographen bezeichnet werden (siehe Grundlagen der Röntgen-Computertomographen).
Bei diesem Einschicht-Computertomographen sind die Detektoren in der Richtung senkrecht zur Bettbewegungsrichtung, d. h. für den Menschen transversal, in mehreren Reihen angeordnet und in der Bettbewegungsrichtung in einer einzigen Reihe verteilt. Daher wird nur eine Querschnittsansicht erstellt, wenn die Gantry eine Umdrehung macht.
Im Gegensatz dazu verfügen medizinische Computertomographen mit mehreren Schichten über mehrere Detektorreihen, die in der Bewegungsrichtung des Bettes angeordnet sind, so dass mit einer einzigen Drehung der Gantry mehrere Querschnittsbilder aufgenommen werden können. Dies ermöglicht Aufnahmen in kurzer Zeit und reduziert die Belastung für den menschlichen Körper. Durch die Kombination mit dem Helical Scanning können auch 3D-Bilder erstellt werden.
2. 3D-Bildverarbeitungsmethoden für Computertomographen
Die folgenden drei Arten von 3D-Bildverarbeitungsmethoden werden in Computertomographen eingesetzt, die als Technologien für Computertomographen Aufmerksamkeit erregen:
Mehrteilige Rekonstruktion (MPR)
Die Mehrschnitt-Rekonstruktion (MPR) zeichnet sich durch ihre Fähigkeit aus, Bilder aus dreidimensionalen Daten zu konstruieren, einschließlich koronaler und sagittaler Querschnitte, d. h. Querschnitte in Richtung der Höhe des menschlichen Körpers, zusätzlich zum transversalen Schnitt des menschlichen Körpers. Diese Methode wird bei der derzeitigen dreidimensionalen CT-Verarbeitung am häufigsten verwendet.
Maximalwertprojektion (MIP)
Bei der Maximalwertprojektion (MIP) wird für die dreidimensionalen Daten ein beliebiger Blickwinkel festgelegt. Der Maximalwert auf dem Weg zwischen dem Blickpunkt und der Projektionsebene wird dann auf eine 2D-Oberfläche projiziert.
Es zeichnet sich durch den geringen Einfluss von Bildrauschen und die Fähigkeit aus, auch kontrastarme Bilder mit gutem Kontrast auszugeben. Da jedoch andere Werte als das Maximum nicht im Bild wiedergegeben werden, sind mehrere unterschiedliche Betrachtungswinkel erforderlich, um die korrekte anterior-posteriore Position zu ermitteln.
Volumen-Rendering-Verfahren (VR)
Bei der Volume-Rendering-Methode (VR) wird für den gewünschten Bereich eine Ober-/Untergrenze der CT-Werte festgelegt. Das Bild wird dann konstruiert, indem Parameter, die der Opazität entsprechen, zu dem festgelegten Bereich hinzugefügt und schattiert werden. Diese Methode eignet sich für 3D-Bilder wie z. B. Blutgefäße.