Computertomografie mit dem Röntgengerät

1963 und 1964 veröffentlichte Allan Cormack im Journal of Applied Physics die theoretischen Grundlagen zur Computertomografie. 1972 baute Godfrey Hounsfield den ersten Computertomografen und erhielt für seine Arbeiten ander Computertomografie zusammen mit Allan Cormack im Jahr 1979 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin. Grundlage dieser Computertomografie ist die Durchleuchtung eines Objektes unter vielen verschiedenen Winkeln mit Röntgenstrahlen.

Auch unser Schulröntgengerät (bevorzugt mit W-Röhre) kann Objekte durchleuchten und die dadurch entstehenden Projektionen am Fluoreszenzschirm sichtbar machen. Diese Projektionen sind relativ lichtschwach. Es wird daher eine sehr empfindliche Kamera benötigt, um sie mit einem Computer zu erfassen. Diese ist im Computertomografiemodul eingebaut.

Wird nun ein Objekt mit dem eingebauten Goniometer gedreht und für jeden Winkelschritt eine Projektion aufgenommen, dann kann der Computer daraus das durchstrahlte Objekt rekonstruieren. Unsere didaktische Software veranschaulicht den zur Rekonstruktion notwendigen Rückprojekionsprozess schrittweise und parallel zum Aufnahmeprozess und zeigt anschließend das fertige 3D-Modell.

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Aufnahme und Darstellung eines Computertomogramms
Computertomografie einfacher geometrischer Objekte
Messung von Absorptionskoeffizienten in strukturierten Medien mittels Computertomografie
Computertomografie von biologischen Objekten

CT-Scan eines Frosches

Ein Frosch wird in einer Styroporkugel mit dem Goniometer des Röntgengeräts gedreht. Die Projektionen auf dem Fluoreszenzschirm liefern die Ausgangsdaten für die Rückprojektion, durch die die Software das 3D-Modell des Frosches berechnet:

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Die Rückprojektion des Frosches lässt sich auch dreidimensional darstellen. Besonders am Anfang sind die zur Röntgenquelle rückprojezierten Strahlen deutlich zu sehen:

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CT-Scan eines Ü-Eis

"Kalle Klappschirm" wird bereits im verschlossenen Überraschungsei erkannt:

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Lego-CT-Scan

Die beiden Legofiguren lassen sich beliebig aufschneiden:

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Anforderungen an den Computer

Die Echtzeitaufnahme und Auswertung eines Computertomogramms ist mit hohem Rechenaufwand für den Prozessor und die Grafikkarte verbunden. Deswegen haben wir Ihnen hier Videos zur Verfügung gestellt.

Für eigene CT-Scans gelten die folgenden Mindestvoraussetzungen:

  • Windows XP SP2 oder Windows Vista (32 Bit oder 64 Bit)
  • Dual-Core Prozessor 2 GHz
  • 2 GB RAM
  • DirectX 9-fähige 3D-Grafikkarte mit Shader Model 3-Unterstützung und 256 MB RAM (ab etwa Nvidia GeForce 7600 / 8600)
  • Monitorauflösung 1024x768 (TrueColor)
  • USB 2.0-Port

Für größere Computertomogramme empfehlen wir eine erhöhte Rechenleistung:

  • Windows Vista (32 Bit oder 64 Bit)
  • Quad-Core Prozessor 2,4 GHz
  • 3 GB RAM
  • DirectX 9-fähige 3D-Grafikkarte mit Shader Model 3-Unterstützung und 512 MB RAM (ab etwa ATI Radeon 3850 / Nvidia GeForce 8800)
  • Monitorauflösung 1280x1024 (TrueColor)
  • USB 2.0-Port