Streustrahlung

Streustrahlung ist von der Primärstrahlung zu unterscheiden. Primärstrahlung bezeichnet den direkt aus der Röntgenröhre austretenden und auf das Untersuchungsobjekt gerichteten Strahlenanteil. Streustrahlung entsteht erst durch Wechselwirkungen dieser Primärstrahlung mit Materie.

Streustrahlung entsteht, wenn Photonen beim Durchgang durch Materie mit Atomen oder deren Elektronen wechselwirken und dabei ihre Ausbreitungsrichtung ändern. Je nach Wechselwirkungsmechanismus kann die Streuung mit oder ohne Energieverlust erfolgen.

In der diagnostischen Radiologie entsteht Streustrahlung überwiegend durch die Compton-Streuung. Dabei überträgt ein Photon einen Teil seiner Energie auf ein schwach gebundenes Elektron. Das Elektron wird als Compton-Elektron aus dem Atom herausgelöst, während das Photon mit geringerer Energie und veränderter Richtung weiterfliegt. Daneben kann Streustrahlung auch durch kohärente Streuung, die sogenannte Rayleigh-Streuung, entstehen. Dabei wird das Photon ohne Energieverlust gestreut und ändert lediglich seine Richtung. Der Anteil der Rayleigh-Streuung ist im diagnostischen Energiebereich deutlich geringer als der Anteil der Compton-Streuung.

Der Anteil der Streustrahlung hängt von mehreren Faktoren ab:

• Körpervolumen: Je größer das bestrahlte Gewebevolumen ist, desto mehr Wechselwirkungen zwischen Photonen und Materie treten auf und desto mehr Streustrahlung entsteht.
• Feldgröße: Eine größere Feldgröße führt dazu, dass mehr Gewebe bestrahlt wird und somit mehr Streustrahlung erzeugt wird.
• Objektdicke: Dickere Körperabschnitte verursachen mehr Streustrahlung als dünnere, da die Photonen mehr Materie durchdringen und somit häufiger wechselwirken können.
• Photonenergie: Im diagnostischen Energiebereich nimmt mit steigender Röhrenspannung der relative Anteil der Compton-Streuung gegenüber dem Photoeffekt zu. Die Winkelverteilung der Streustrahlung ist breit. Mit zunehmender Photonenenergie wird die Streuung zunehmend in Vorwärtsrichtung bevorzugt.

Streustrahlung ist in der Röntgendiagnostik unerwünscht, da sie den Bildkontrast vermindert und die Bildqualität verschlechtert. Gelangen gestreute Photonen auf den Detektor, tragen sie nicht zur korrekten örtlichen Abbildung der untersuchten Struktur bei, sondern erzeugen einen zusätzlichen unspezifischen Signalanteil. Besonders ausgeprägt ist Streustrahlung bei großen Untersuchungsfeldern, bei dicken Körperregionen und bei Untersuchungen mit hohem Weichteilanteil. In der Computertomographie kann Streustrahlung zusätzlich zu Messfehlern und Bildartefakten beitragen.

Zur Verringerung der Streustrahlung werden in der Radiologie verschiedene Maßnahmen eingesetzt:

• Kollimation: Durch eine Verkleinerung des Strahlenfeldes wird das bestrahlte Volumen reduziert und damit auch die Entstehung von Streustrahlung.
• Streustrahlenraster: Dieses absorbiert einen großen Teil der schräg einfallenden Streuphotonen, bevor sie den Detektor erreichen.
• Vergrößerung des Abstandes zwischen Objekt und Detektor kann die auf den Detektor treffende Streustrahlung reduzieren. Dieses Prinzip wird als Luftspalttechnik bezeichnet.
• Geeignete Wahl der Röhrenspannung und anderer Untersuchungsparameter

Streustrahlung ist auch für den Strahlenschutz relevant, da sie zur Strahlenexposition von medizinischem Personal und anderen Personen im Untersuchungsraum beitragen kann. Dies gilt insbesondere für Untersuchungen mit Durchleuchtung bzw. für interventionelle radiologische Verfahren. Zur Reduktion der Exposition durch Streustrahlung dienen unter anderem ein ausreichender Abstand zum Patienten, eine geeignete Positionierung außerhalb der Hauptstreurichtung sowie persönliche Schutzmittel wie Bleischürzen, Schilddrüsenschutz oder Bleiglas.