Computertomographie Eine Klausurersatzleistung von Dorian Marius Schmid 31

Computertomographie Eine Klausurersatzleistung von Dorian Marius Schmid 31. 10. 2020 1

Themen: n Was ist Computertomographie? u u u n n 31. 10. 2020 Allgemeines Technische Grundlagen Aufbau eines Computertomographen Was hat die CT mit Mathematik zu tun? Ausblick auf die Zukunft 2

Die Anfänge: n n n 31. 10. 2020 1895 Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen Die mathematischen Grundlagen lieferten Radon (1917) und Funk (1916). 1953 Erste komplette Theoretische Ausarbeitung durch Wlako auf Anregung eines Krakauer Arztes 1975 Entwicklung der CT zur Einsatzreife durch Hounsfield und Cormack 1979 erhalten Hounsfield und Cormack den Nobelpreis für Medizin für ihre revolutionäre Erfindung. 3

Was ist Computertomographie? Allgemeines zur CT: n n n 31. 10. 2020 Die CT ist ein Technisches Verfahren zur Sichtbarmachung des inneren Aufbaus von undurchsichtigen Körpern. Bei der CT wird ein Bild des Körperquerschnitts erzeugt. Durch Aneinanderreihung der entstandenen Bilder in einem dreidimensionalen Koordinatensystem kann z. B. die Form und Anordnung menschlicher Innereien dreidimensional dargestellt werden. 4

Was ist Computertomographie? n Physikalische und technische Grundlagen: u Röntgenstrahlen (1895 entdeckt durch W. C. Röntgen) u u u 31. 10. 2020 Informationserzeugung durch Wechselwirkung eines Röntgenstrahlenbündels mit dem bestrahlten Material, deren Spuren (Reststrahlung) von einem möglichst empfindlichen und hochauflösenden Detektorsystem zur Messung der austretenden Reststrahlung auf der zur Strahlenquelle gegenüberliegenden Seite aufgefangen werden. Die Bildinformation ist abhängig von Art und Stärke der Wechselwirkung der Röntgenstrahlen und dem bestrahlten Material, sowie dem bildgebenden System, das die Intensitätswerte des Detektors in differenzierte Grauwerte umsetzt und über einen Monitor ausgibt. 5

Was ist Computertomographie? n 31. 10. 2020 Physikalische und technische Grundlagen: 6

Was ist Computertomographie? n 31. 10. 2020 Physikalische und technische Grundlagen: 7

Aufbau eines Röntgen. Computertomographen Strahlenquelle und Detektor können im Kreis um den liegenden Patienten bewegt werden. 31. 10. 2020 8

Normales Röntgen vs. CT - Wo liegt der Unterschied? Herkömmliches Röntgenbild: CT-Bild: Vorteile der Computertomographie gegenüber dem klassischen Röntgenverfahren: • Feine Strukturen bleiben erkennbar, selbst wenn sie von Knochen umgeben sind. • Tumoren können exakt lokalisiert werden Nachteile der CT: 31. 10. 2020 • Es ist eine Bestrahlung aus verschiedenen Richtungen und ein viel größerer finanzieller Aufwand nötig • Die erfoderliche Strahlendosis ist um den Fakto 10 höher als beim einfachen Röntgen 9

Was hat das nun mit Mathematik zu tun? 31. 10. 2020 10

Was bedeutet das? n „Hmm, Integrale. . . “ denkt sich der Gymnasiast „. . . sollten eigentlich kein Problem darstellen. “ Doch leider. . . Ist hier ein bischen viel zu rechnen weswegen auch erst leistungsfähige Rechner der CT zum Durchbruch verhalfen. n 31. 10. 2020 Das Verfahren heißt nicht umsonst Computertomographie! 11

Die Zukunft der CT-Technik n n n 31. 10. 2020 Ultraschall CT Automatische Farbzuordnung nach Orts- und / oder. Dichtevergleich Vernetzte Geräte 12

Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit! Und viel Glück im mündlichen Abi! 31. 10. 2020 13