Photon-Starvation-Artefakt

In der CT wird die Intensität der Röntgenstrahlung nach Durchtritt durch den Körper gemessen. Wird die Strahlung entlang bestimmter Strahlenwege stark abgeschwächt, erreicht nur eine sehr geringe Anzahl von Photonen den Detektor. Die Messung unterliegt dann verstärkten statistischen Schwankungen des Photonenflusses (Quantenrauschen). Diese inkonsistenten Projektionsdaten führen während der Bildrekonstruktion zu Fehlern, die sich als streifenförmige Artefakte im Bild äußern.

Typische Situationen, die zu einer Photonenverarmung führen können, sind:

• sehr dichte Materialien im Strahlengang (z.B. Metallimplantate)
• dicke oder stark absorbierende Körperregionen (z.B. Schultergürtel)
• hohe Konzentrationen von Röntgenkontrastmittel
• zu niedrige Röhrenspannung oder zu geringer Röhrenstrom

Das Photonenverarmungsartefakt äußert sich typischerweise als:

• streifenförmige Artefakte zwischen stark absorbierenden Strukturen
• lokal erhöhtes Bildrauschen
• teilweise dunkle Bänder oder Streifen im Bild

Diese Artefakte treten häufig in Regionen mit dichtem Knochen oder in der Nähe von Metallimplantaten auf.

Das Photonenverarmungsartefakt tritt häufig gemeinsam mit dem Strahlaufhärtungsartefakt auf. Die zugrunde liegenden Mechanismen unterscheiden sich jedoch: Während das Strahlaufhärtungsartefakt durch die energieabhängige Absorption niederenergetischer Photonen entsteht, beruht das Photonenverarmungsartefakt auf einer zu geringen Anzahl detektierter Photonen.

Zur Verringerung des Photonenverarmungsartefakts können verschiedene Maßnahmen beitragen:

• Erhöhung von Röhrenstrom oder Röhrenspannung
• Verwendung von iterativen Rekonstruktionsverfahren
• Metallartefakt-Reduktionsalgorithmen
• Einsatz spektraler CT-Techniken wie Dual-Energy-CT oder Photon-Counting-CT