Bibliographic Metadata

Title
Methoden zur Ermittlung des Energiespektrums von diagnostischen Röntgenröhren - ein systematischer Überblick
Additional Titles
Methods to determine of the energy spectrum of diagnostic X-Ray tubes - a sysetamtic review
AuthorRudolf, Maximilian
Thesis advisorSchneckenleitner, Christian ; Wellenzohn, Markus
Published2018
Date of SubmissionApril 2018
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)Diagnostisches Röntgen / Dual-Energy-Röntgen / Energie-Subtraktion / Röntgenspektrum Ermittlung
Keywords (EN)Diagnostic X-Ray / Dual-Energy X-Ray / Energy-Subtraction / X-Ray Spectra Determination
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Röntgenbasierende Verfahren sind aus der modernen Medizin nicht mehr wegzudenken. Das Dual-Energy-Imaging ist ein eben solches und hat diverse Vorteile gegenüber der klassischen röntgengasierenden Radiographie, wodurch es immer mehr zur Anwendung kommt. Um Informationen aus den beiden Röntgenaufnahmen zu gewinnen ist es essentiell das Energiespektrum dieser zu identifizieren, da es die physikalische Grundlage der Bildgenerierung darstellt. Diese Arbeit hat das Ziel Dual-Energy-Imaging als diagnostische Methode vorzustellen, die Bedeutung des Energiespektrums einer diagnostischen Röntgenröhre darzulegen und die verschiedenen Methoden zur Ermittlung zu identifizieren und näher zu beschreiben.

Die theoretischen Grundlagen sind mit Hilfe mehrere Fachbücher beschrieben und durch eine Literaturrecherche konnten diverse wissenschaftliche Arbeiten gefunden werden, welche für diese Arbeit verwendet werden.

Die Arbeit zeigt, dass sich direkt und Indirekt detektierende Bildempfangs-Systeme zur Ermittlung des Energiespektrums im klinischen Anwendungsbereich eignen. Ebenso konnte gezeigt werden, dass die direkten detektierenden Systeme Vorteile gegenüber den indirekten aufweisen.

Ein reelles Energiespektrum erfährt über dessen Weg bis hin zur Detektion mehrere Verluste. Um Rückschlüsse auf das tatsächlich emittierte Strahlenspektrum es Strahlers treffen zu können, muss das erfasste Spektrum mathematische korrigiert werden. Hierzu eignen sich die Monte-Carlo-Simulation oder eine numerisch algebraische Rückführungsmatrix.

Es stellte sich heraus, dass zur Ermittlung des Energiespektrums eines diagnostischen Strahlers sich ein CdTe-basiertes Detektorsystem am besten eignet. Um das ermittelte Spektrum zu korrigieren, kann eine Monto-Carlo-Simulationsprogramm angewandt werden. Das Detektorsystem ist wirksam über den gesamten Energiebereich der planaren Radiographie (1-150 keV), es weist die Zero-Dark-Counting Eigenschaft auf und hat für diese Anwendung eine sehr hohe Energieauflösung (<5%) über den beschriebenen Energiebereich.

Abstract (English)

X-ray based procedures are essential in the modern medicine. Dual-Energy-Imaging is such a technique and through its advantages over the conventional radiography it is getting used more and more. To get information out those two X-ray photos it is necessary to identify the energy spectrum of that radiation, as it’s the physical foundation for the image-generation. The purpose of the paper is to present Dual-Energy-Imaging as a diagnostic technique, to state the importance of the energy spectrum of a diagnostic X-ray tube and to identify and describe the different techniques to determine it.

The theoretical foundation of this paper is described by using several textbooks. Quite a few papers that are used in this paper, could have been found through a literature research.

The paper shows that direct and indirect detecting image receiving systems are suitable for the determination of the energy spectrum in a clinical application area. It is also shown that direct detecting systems have advantages over the indirect ones.

A real energy spectrum suffers losses on its way to the detection. It must be mathematical corrected to get an inference of the actual emitted radiation spectrum. To do so a Monte-Carlo-simulation or a numerical, algebraical reduction-matrix are eligible.

To determine the energy spectrum of a diagnostic radiator a CdTe-detector-system is most suitable. A Monte-Carlo-simulation-program can be applied to correct the determined spectrum. The detector-system is effective over the whole energy field of the planar radiography (1-150 keV), it has the quality of zero-dark-counting and its energy resolution is high (<5%) over the described energy field.