CT-Detektor

Das Detektorsystem eines Computertomographen besteht aus einer Vielzahl einzelner Detektorelemente, die bogenförmig gegenüber der Röntgenröhre angeordnet sind. Diese Detektorelemente sind zu einem Detektorarray zusammengefasst und bilden mehrere parallele Detektorzeilen entlang der Patientenlängsachse.

Ein einzelnes Detektorelement besteht typischerweise aus:

• einem Szintillator, der Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umwandelt
• einer Photodiode, die das erzeugte Licht in ein elektrisches Signal umwandelt
• elektronischen Ausleseschaltungen zur Signalverstärkung und Digitalisierung

Die Gesamtheit der Detektorelemente erfasst gleichzeitig die Intensität der Röntgenstrahlung aus vielen unterschiedlichen Strahlenrichtungen.

Die Geometrie und Anordnung der Detektorelemente bestimmt wesentlich die Leistungsfähigkeit eines CT-Systems. Moderne Geräte verwenden mehrzeilige Detektorarrays, bei denen mehrere Detektorzeilen parallel angeordnet sind. Diese Bauweise ermöglicht:

• gleichzeitige Erfassung mehrerer Schichten pro Rotation
• größere z-Abdeckung (Patientenlängsachse) pro Rotation
• höhere Untersuchungsgeschwindigkeit

Solche Systeme werden als Mehrzeilen-CT bezeichnet.

Als Szintillatormaterialien werden in CT-Detektoren hochdichte und schnell reagierende Kristalle verwendet, beispielsweise:

• Cadmiumwolframat (CdWO₄)
• Gadoliniumoxysulfid (Gd₂O₂S)
• keramische Szintillatormaterialien

Diese Materialien besitzen eine hohe Absorptionsfähigkeit für Röntgenstrahlung sowie eine kurze Nachleuchtzeit, was eine schnelle Datenerfassung ermöglicht.

Während der Rotation der Gantry sendet die Röntgenröhre ein fächer- oder kegelförmiges Strahlenbündel aus, das den Körper des Patienten durchdringt. Die Strahlung wird dabei abhängig von Gewebezusammensetzung unterschiedlich stark abgeschwächt. Die verbleibende Strahlung trifft auf die CT-Detektoren. Dort wird die Energie der Röntgenphotonen zunächst im Szintillator absorbiert und in Lichtblitze umgewandelt. Diese Lichtsignale werden von Photodioden registriert und in elektrische Signale umgewandelt. Die Signalstärke ist proportional zur Intensität der eintreffenden Röntgenstrahlung. Die elektrischen Signale werden anschließend im Datenerfassungssystem (Data Acquisition System, DAS) verstärkt, digitalisiert und als Projektionsdaten gespeichert. Aus diesen Messdaten werden später mithilfe mathematischer Rekonstruktionsverfahren die CT-Schnittbilder berechnet.

Moderne CT-Systeme verwenden zunehmend photonenzählende Detektoren. Im Gegensatz zu klassischen integrierenden Detektoren registrieren diese einzelne Photonen und messen zusätzlich deren Energie. Diese Technologie wird im Photon-Counting-CT eingesetzt und ermöglicht unter anderem:

• spektrale Bildgebung
• verbesserte Materialdifferenzierung
• reduziertes Bildrauschen
• potenziell geringere Strahlendosis.