Kollimation
von lateinisch: collimare - blicken oder collineare - geradeaus zielen, richten
Englisch: collimation
Definition
Als Kollimation bezeichnet man die geometrische Begrenzung und Formung eines Strahlenbündels durch Blenden (Kollimatoren). Ziel ist es, die Ausbreitungsrichtung der Strahlung zu kontrollieren und unerwünschte Strahlenanteile außerhalb des Nutzstrahlenfeldes zu unterdrücken.
Hintergrund
Strahlung breitet sich von einer Quelle grundsätzlich divergierend aus. Ohne Begrenzung würde ein Strahlenbündel daher auch Bereiche außerhalb des gewünschten Untersuchungsvolumens erfassen oder Strahlung aus unerwünschten Richtungen detektiert werden. Durch Kollimation wird die räumliche Geometrie des Strahlenbündels definiert. Dies geschieht durch strahlenabsorbierende Materialien (z.B. Blei oder Wolfram), die unerwünschte Strahlenanteile absorbieren und nur Strahlen aus bestimmten Richtungen passieren lassen.
Die Kollimation erfüllt somit mehrere Funktionen:
- Begrenzung des bestrahlten oder detektierten Volumens
- Reduktion unerwünschter Strahlenanteile
- Verbesserung der Bildqualität
- Verringerung der Strahlendosis
Je nach Anwendung kann die Kollimation dazu dienen, ein Strahlenbündel zu verengen, seine Geometrie zu definieren oder Strahlung aus bestimmten Richtungen zu selektieren.
Radiologie
In der Projektionsradiographie erfolgt die Kollimation durch verstellbare Blenden am Strahleraustritt der Röntgenröhre. Sie begrenzen das Strahlenfeld auf die gewünschte Untersuchungsregion. Eine enge Kollimation hat mehrere Vorteile:
- Reduktion der bestrahlten Körperregion
- Verringerung der Entstehung von Streustrahlung
- Verbesserung des Röntgenkontrasts
- Reduktion der Patientendosis
In der Computertomographie bezeichnet Kollimation vor allem die geometrische Begrenzung des Strahlenbündels entlang der Patientenlängsachse (z-Richtung). Sie beeinflusst unter anderem:
- die Schichtdicke
- die Breite des bestrahlten Volumens
- die Ortsauflösung in z-Richtung
- die Strahlendosis
Moderne CT-Systeme besitzen meist mehrere Kollimatorstufen:
- Präpatienten-Kollimation nahe der Röntgenröhre zur Begrenzung des Strahlenbündels
- Postpatienten-Kollimation vor den CT-Detektoren zur Reduktion von Streustrahlung
Bei Mehrzeilen-CT-Systemen bestimmt die Kollimation zusammen mit der Geometrie der Detektorzeilen die simultan erfasste Schichtabdeckung pro Rotation.
Nuklearmedizin
In der Nuklearmedizin erfolgt die Kollimation vor dem Detektor, z.B. vor der Gammakamera. Da Gammastrahlung nicht mit optischen Linsen fokussiert werden kann, wird ihre Richtungsauswahl durch mechanische Kollimatoren erreicht. Die Kollimatoren bestehen aus hochabsorbierendem Material mit vielen Kanälen oder Öffnungen. Nur Photonen, die nahezu parallel zu diesen Kanälen verlaufen, erreichen den Detektor. Dadurch wird die räumliche Zuordnung der Strahlungsquelle im Patienten ermöglicht.