Streustrahlenraster – (k)ein kurzer Überblick

Der vorliegende Artikel gibt einen allgemeinen Überblick über die verschiedenen in der Röntgendiagnostik verwendeten Streustrahlenraster und ihre Eigenschaften. Es werden Techniken zur Verringerung von Streustrahlung, Aufbau und Funktionsweise von Streustrahlenrastern und verschiedene Formen von Streustrahlenrastern beschrieben.

Streustrahlung – Was ist das?

Streustrahlenraster (engl.: Anti-Scatter Grid, Bucky Grid) sind heutzutage aus der Röntgendiagnostik nicht mehr wegzudenken: Sie absorbieren die bildgütemindernde Streustrahlung (engl.: Scattered Radiation), die beim Durchstrahlen eines Objektes durch eine Wechselwirkung der Primärstrahlung (ausgehend von der Röntgenröhre) mit den Atomen des Objektes entsteht. Dieser Effekt wird Compton-Effekt genannt: Bei Auftreffen eines Photons auf Materie gibt dieses ein locker gebundenes Elektron ab und überträgt einen Teil seiner Energie auf das Absorbermaterial. Das „Restphoton“ fliegt mit einer Richtungsänderung und energieärmer weiter. Dies erklärt auch, weshalb – im Gegensatz zur gerichteten Primärstrahlung – Streustrahlung ein ungerichtetes Ausbreitungsmuster aufweist. Dabei bewirkt sie eine unscharfe Schwärzung des Röntgenfilms (= Kontrastverringerung) und führt darüber zur Verminderung der Bildqualität. Weitere, die Qualität maßgeblich beeinflussende Faktoren, sind die Absorption sowie das Quantenrauschen.

Wie hoch der Anteil der entstehenden Streustrahlung ist, hängt von folgenden Faktoren ab: Objektdicke, Objektvolumen, Zusammensetzung des durchstrahlten Gewebes (Atomzahl), Röhrenspannung > 60 kV.

HINTERGRUNDWISSEN QUANTENRAUSCHEN

Das Quantenrauschen entsteht durch statistische Verteilung der auf den Detektor auftreffenden Quanten. Bei zu geringer Anzahl von Quanten pro Fläche kommt es zur Körnung des Bilds, welche sich mit zunehmender Dosisleistung reduziert.

HINTERGRUNDWISSEN ABSORPTION

Organe absorbieren die ankommenden Röntgenstrahlen verschieden intensiv, sodass die nicht absorbierte, den Körper verlassende Primärstrahlung unterschiedliche Strahlenkontraste hervorruft. Aus der örtlichen Verteilung der Strahlenkontraste entsteht ein sog. Strahlenabsorptionsbild. Dies nennt man auch Röntgenstrahlenbild, Strahlenbild oder Strahlenrelief.

HINTERGRUNDWISSEN COMPTON-EFFEKT

Unter dem Compton-Effekt versteht man die Streuung eines Photons an gebundenen Elektronen der Atome. Das einfallende Photon gibt dabei nur einen Teil seiner Energie an ein Elektron der äußeren Elektronenhülle ab. Das Photon fliegt mit geringerer Energie (d. h. mit größerer Wellenlänge) und veränderter Richtung weiter. Das Elektron hat die Energiedifferenz übernommen und wird emittiert.

Verringerung von Streustrahlung

Neben der Verwendung eines Streustrahlenrasters gibt es noch weitere Möglichkeiten, die entstehende Streustrahlung zu verringern und damit die Bildqualität zu optimieren. Diese sollen im Folgenden nur umrissen werden.

Einblendung

Einblendung erfolgt durch feststehende Tuben oder bewegliche (Iris-)Tiefenblenden. Das Strahlenbündel wird dadurch optimal auf das Format des Röntgenfilms angepasst. Darüber hinaus ermöglicht sie eine Verminderung der außerhalb des Brennflecks entstehenden Strahlung (extrafokale Strahlung); bei Irisblenden, welche in Durchleuchtungsgeräten genutzt werden, kann dadurch eine zusätzliche Dosisreduktion um bis zu 20 % bewirkt werden.

Kompression

Durch Kompression verringert sich das Volumen eines durchstrahlten Objekts und damit sein streustrahlenerzeugender Anteil. Des Weiteren lässt sich durch eine Verkleinerung der Objektdicke, wie sie durch Kompression erreicht wird, eine weitere Reduktion der vom Objekt absorbierten Strahlendosis erzielen.

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Aus der Zeitschrift Radiopraxis 4/2015