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CT und LGS (Medizin und Physik 4 )
 

 

 
 
 
Wie kann man den Absorptionskoeffizienten berechnen, wenn man die Halbwertsdicke durch Experimente herausgefunden hat (siehe Tabelle in "Medizin und Physik 1")?
 
Berechnung des Absorptionskoeffizienten

Wir kennen das ErgebnisBeachte die Definition der Halbwertsdicke, wenn die Strahlung genau eine Halbwertsdicke eines homogenen Materials durchlaufen hat (Zahlenwert angeben!):

 

oder kurz:  

Durch Anwenden der Umkehrfunktion auf beide Seiten erhalten wir (Ausdruck angeben!):

 

also
 
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Wir halten fest 
Der Absorptionskoeffizient ergibt sich als:
 
Inhomogene Strukturen 
Bei der Untersuchung eines Körperteils mit Röntgenstrahlen gibt es keine durchgehend homogenen Schichten. Die unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten will man nutzen, um die durchleuchtete Struktur abzubilden. Dazu zeigt die Diashow einige Grundüberlegungen:
 
Durchstrahlung einer inhomogenen Struktur
 
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Zusammenfassung 
Man darf annehmen, dass Körpergewebe aus homogenen Teilgebieten mit unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten besteht. Der Röntgenstrahl wird auf seinem Weg durch das Gewebe von jeder dieser Schichten in einer charakteristischen Weise geschwächt. Die Ausgangsintensität der ersten Schicht stellt die Eingangsintensität für die zweite Schicht dar. Die Ausgangsintensität hinter der zweiten Schicht ist Eingangsintensität für die dritte Schicht, usw. Man kann daher rechnen:

oder mittels Potenzgesetz kürzer:

 

Durch Logarithmieren der Gleichung erhält man die lineare Beziehung:

Die Anwendung eines Logarithmengesetzes und Vorzeichenwechsel bringt uns auf:

 
"Tomographenformel" 
 
 
ist der Logarithmus der Intensität nach der Durchstrahlung aller Schichten, ist der Logarithmus der Eingangsintensität. Die Koeffizienten und die Längen gehören zu den einzelnen durchlaufenen Schichten.

Auf der Basis der Tomographenformel kann im nächsten Kapitel das mathematische Modell eines Computertomographen entwickelt werden.

 
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Eine nicht einsehbare Struktur soll ergründet werden.
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Das Röntgenstrahlenbündel trifft an einem Ende auf den Körper und tritt gegenüber geschwächt wieder aus.
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Wie kann man die Struktur erkennen?
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Wir lüften das Geheimnis...
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...und schauen uns eine Vergrößerung an.
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Im Innern des Gewebes durchläuft ein Röntgenstrahl Bereiche mit unterschiedlichen Absorptionskoeffizienten.
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Es gibt dabei auch homogene Abschnitte, die sich einer bestimmten Gewebeart zuordnen lassen.
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Ein einziger Strahl genügt nicht für die Strukturerkennung, denn die gleiche Schwächung könnte auch von einer anderen Schichtfolge verursacht worden sein.
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