Strahlenschwächung

In der radiologischen Bildgebung bildet die Strahlenschwächung die physikalische Grundlage der Bildentstehung, insbesondere in der Projektionsradiographie und der Computertomographie (CT).

Beim Durchgang durch Materie können Strahlungsquanten absorbiert oder gestreut werden. Dadurch nimmt die Intensität des ursprünglichen Strahlenbündels mit zunehmender Weglänge im Material kontinuierlich ab. Die Abschwächung hängt unter anderem ab von:

• Energie der Strahlung
• Ordnungszahl des Materials
• Dichte des Materials
• durchstrahlter Schichtdicke

Für Röntgenstrahlung wird die Abschwächung hauptsächlich durch den Photoeffekt und die Compton-Streuung bestimmt.

Die Intensitätsabnahme eines monoenergetischen Strahlenbündels wird durch das Lambert-Beer-Gesetz beschrieben:

$${\displaystyle I=I_0\cdot e^{-\mu x}}$$

mit

• ${\displaystyle I}$ = Intensität nach Durchtritt durch das Material
• ${\displaystyle I_0}$ = Ausgangsintensität
• ${\displaystyle \mu }$ = linearer Schwächungskoeffizient
• ${\displaystyle x}$ = Schichtdicke des Materials

Der lineare Schwächungskoeffizient beschreibt die Wahrscheinlichkeit von Wechselwirkungen pro Wegstrecke.

In der Projektionsradiographie entstehen Bildkontraste durch unterschiedliche Schwächung der Röntgenstrahlung in verschiedenen Geweben. In der Computertomographie wird die räumliche Verteilung des linearen Schwächungskoeffizienten rekonstruiert und als CT-Zahl dargestellt.