Simulationsgesteuerte Optimierung von Röntgen-COmputertomographieinstrumenten
- Titel
- Simulationsgesteuerte Optimierung von Röntgen-COmputertomographieinstrumenten
- Autor/in
- Datierung
- 10.06.2022
- Beschreibung
- Die Hochschule Luzern Technik und Architektur besitzt seit dem Sommer 2020 ein industrielles Computer Tomographie Gerät namens LuCi (Lucerne Ct Imaging). Bei Messungen mit diesem System entsteht Streustrahlung, welche zu Artefakten führt wie unscharfen und verwaschenen Bildern. Das CT-System LuCi wurde in einer vorangegangenen Bachelorarbeit in der Simulationsumgebung GATE nachgebaut. Dieses Open Source Software basiert auf dem Toolkit GEANT4, welche vom CERN entwickelt wurde und den Durchgang von Teilchen durch Materie simuliert. Dieses bestehende Simulationsmodell von LuCi wurde verwendet und modifiziert, mit dem Ziel, den Streustrahlenanteil zu reduzieren. Dazu wurden zum einen die Innenwände der Kabine in der Simulation mit 1mm dickem Aluminium, 1mm Aluminium und 1mm Zinn oder 1mm Zinn und 2mm Blei verkleide. Weiter wurde auch der Granitblock entweder mit 1mm Aluminium, 1mm Zinn oder 1mm Blei verkleidet. Als letztes wurde noch eine Blende ins Simulationsmodell eingefügt und simuliert. Ebenfalls wurden Parameter wie SDD, ODD und Öffnungswinkel verändert und mit den Modifikationen simuliert. Die Quelle hat eine Beschleunigungsspannung von 160keV mit einem Target aus 1mm Kupfer und 0.5mm Zinn. Die Ergebnisse aus den Simulationen haben gezeigt, dass die SDD sowie der Öffnungswinkel den grössten Einfluss auf die Reduktion der Streustrahlung haben. Die Reduktion der SDD von 1000mm auf 400mm zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils um rund 30%. Die Reduktion des Öffnungswinkels von 135 Grad auf 50 Grad zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von rund 40%. Auch die eingefügte Blende zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von bis zu 30%. Das Ergebnis der Simulation mit der Blende wurde mit einer realen Messung an LuCi mit einem Kollimator verglichen. Der Kollimator reduziert den Streustrahlenanteil an LuCi ebenfalls um rund 30%. Daraufhin wurde empfohlen, die Idee der Blende weiter zu verfolgen.
The Lucerne School of Engineering and Architecture has had an industrial computer tomography device called LuCi (Lucerne Ct Imaging) since summer 2020. Measurements with this system produce scattered radiation, which leads to artefacts such as blurry and washed-out images. The CT system LuCi was recreated in a previous bachelor thesis in the simulation environment GATE. This open source software is based on the toolkit GEANT4, which was developed by CERN and simulates the passage of particles through matter. This existing LuCi simulation model was used and modified with the aim of reducing the proportion of scattered radiation. For this purpose, the inner walls of the cabin in the simulation were clad with 1mm thick aluminium, 1mm aluminum and 1mm tin or 1mm tin and 2mm lead. The granite block was also covered with either 1mm aluminium, 1mm tin or 1mm lead. Finally, a cover was added to the simulation model and simulated. Parameters such as SDD, ODD and cone angle were also changed and simulated with the modifications. The source has an acceleration voltage of 160keV with a target made of 1mm copper and 0.5mm tin. The results from the simulations have shown that the SDD and the cone angle have the greatest influence on the reduction of the scattered radiation. Reducing the SDD from 1000mm to 400mm shows a reduction in the proportion of scattered radiation by around 30%. The reduction of the cone angle from 135 degrees to 50 degrees shows a reduction in the proportion of scattered radiation by around 40%. The inserted cover also shows a reduction in the proportion of scattered radiation of up to 30%. The result of the simulation with the cover was compared with a real measurement on LuCi with a collimator. The collimator also reduces the proportion of scattered radiation at LuCi by around 30%. It was then recommended that the idea of the cover be pursued further.
- Die Hochschule Luzern Technik und Architektur besitzt seit dem Sommer 2020 ein industrielles Computer Tomographie Gerät namens LuCi (Lucerne Ct Imaging). Bei Messungen mit diesem System entsteht Streustrahlung, welche zu Artefakten führt wie unscharfen und verwaschenen Bildern. Das CT-System LuCi wurde in einer vorangegangenen Bachelorarbeit in der Simulationsumgebung GATE nachgebaut. Dieses Open Source Software basiert auf dem Toolkit GEANT4, welche vom CERN entwickelt wurde und den Durchgang von Teilchen durch Materie simuliert. Dieses bestehende Simulationsmodell von LuCi wurde verwendet und modifiziert, mit dem Ziel, den Streustrahlenanteil zu reduzieren. Dazu wurden zum einen die Innenwände der Kabine in der Simulation mit 1mm dickem Aluminium, 1mm Aluminium und 1mm Zinn oder 1mm Zinn und 2mm Blei verkleide. Weiter wurde auch der Granitblock entweder mit 1mm Aluminium, 1mm Zinn oder 1mm Blei verkleidet. Als letztes wurde noch eine Blende ins Simulationsmodell eingefügt und simuliert. Ebenfalls wurden Parameter wie SDD, ODD und Öffnungswinkel verändert und mit den Modifikationen simuliert. Die Quelle hat eine Beschleunigungsspannung von 160keV mit einem Target aus 1mm Kupfer und 0.5mm Zinn. Die Ergebnisse aus den Simulationen haben gezeigt, dass die SDD sowie der Öffnungswinkel den grössten Einfluss auf die Reduktion der Streustrahlung haben. Die Reduktion der SDD von 1000mm auf 400mm zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils um rund 30%. Die Reduktion des Öffnungswinkels von 135 Grad auf 50 Grad zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von rund 40%. Auch die eingefügte Blende zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von bis zu 30%. Das Ergebnis der Simulation mit der Blende wurde mit einer realen Messung an LuCi mit einem Kollimator verglichen. Der Kollimator reduziert den Streustrahlenanteil an LuCi ebenfalls um rund 30%. Daraufhin wurde empfohlen, die Idee der Blende weiter zu verfolgen.
- Urheberrechtshinweis
- Blum Fabian, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Simulationsgesteuerte Optimierung von Röntgen-COmputertomographieinstrumenten
- Beschreibung
- Die Hochschule Luzern Technik und Architektur besitzt seit dem Sommer 2020 ein industrielles Computer Tomographie Gerät namens LuCi (Lucerne Ct Imaging). Bei Messungen mit diesem System entsteht Streustrahlung, welche zu Artefakten führt wie unscharfen und verwaschenen Bildern. Das CT-System LuCi wurde in einer vorangegangenen Bachelorarbeit in der Simulationsumgebung GATE nachgebaut. Dieses Open Source Software basiert auf dem Toolkit GEANT4, welche vom CERN entwickelt wurde und den Durchgang von Teilchen durch Materie simuliert. Dieses bestehende Simulationsmodell von LuCi wurde verwendet und modifiziert, mit dem Ziel, den Streustrahlenanteil zu reduzieren. Dazu wurden zum einen die Innenwände der Kabine in der Simulation mit 1mm dickem Aluminium, 1mm Aluminium und 1mm Zinn oder 1mm Zinn und 2mm Blei verkleide. Weiter wurde auch der Granitblock entweder mit 1mm Aluminium, 1mm Zinn oder 1mm Blei verkleidet. Als letztes wurde noch eine Blende ins Simulationsmodell eingefügt und simuliert. Ebenfalls wurden Parameter wie SDD, ODD und Öffnungswinkel verändert und mit den Modifikationen simuliert. Die Quelle hat eine Beschleunigungsspannung von 160keV mit einem Target aus 1mm Kupfer und 0.5mm Zinn. Die Ergebnisse aus den Simulationen haben gezeigt, dass die SDD sowie der Öffnungswinkel den grössten Einfluss auf die Reduktion der Streustrahlung haben. Die Reduktion der SDD von 1000mm auf 400mm zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils um rund 30%. Die Reduktion des Öffnungswinkels von 135 Grad auf 50 Grad zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von rund 40%. Auch die eingefügte Blende zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von bis zu 30%. Das Ergebnis der Simulation mit der Blende wurde mit einer realen Messung an LuCi mit einem Kollimator verglichen. Der Kollimator reduziert den Streustrahlenanteil an LuCi ebenfalls um rund 30%. Daraufhin wurde empfohlen, die Idee der Blende weiter zu verfolgen.
The Lucerne School of Engineering and Architecture has had an industrial computer tomography device called LuCi (Lucerne Ct Imaging) since summer 2020. Measurements with this system produce scattered radiation, which leads to artefacts such as blurry and washed-out images. The CT system LuCi was recreated in a previous bachelor thesis in the simulation environment GATE. This open source software is based on the toolkit GEANT4, which was developed by CERN and simulates the passage of particles through matter. This existing LuCi simulation model was used and modified with the aim of reducing the proportion of scattered radiation. For this purpose, the inner walls of the cabin in the simulation were clad with 1mm thick aluminium, 1mm aluminum and 1mm tin or 1mm tin and 2mm lead. The granite block was also covered with either 1mm aluminium, 1mm tin or 1mm lead. Finally, a cover was added to the simulation model and simulated. Parameters such as SDD, ODD and cone angle were also changed and simulated with the modifications. The source has an acceleration voltage of 160keV with a target made of 1mm copper and 0.5mm tin. The results from the simulations have shown that the SDD and the cone angle have the greatest influence on the reduction of the scattered radiation. Reducing the SDD from 1000mm to 400mm shows a reduction in the proportion of scattered radiation by around 30%. The reduction of the cone angle from 135 degrees to 50 degrees shows a reduction in the proportion of scattered radiation by around 40%. The inserted cover also shows a reduction in the proportion of scattered radiation of up to 30%. The result of the simulation with the cover was compared with a real measurement on LuCi with a collimator. The collimator also reduces the proportion of scattered radiation at LuCi by around 30%. It was then recommended that the idea of the cover be pursued further.
- Die Hochschule Luzern Technik und Architektur besitzt seit dem Sommer 2020 ein industrielles Computer Tomographie Gerät namens LuCi (Lucerne Ct Imaging). Bei Messungen mit diesem System entsteht Streustrahlung, welche zu Artefakten führt wie unscharfen und verwaschenen Bildern. Das CT-System LuCi wurde in einer vorangegangenen Bachelorarbeit in der Simulationsumgebung GATE nachgebaut. Dieses Open Source Software basiert auf dem Toolkit GEANT4, welche vom CERN entwickelt wurde und den Durchgang von Teilchen durch Materie simuliert. Dieses bestehende Simulationsmodell von LuCi wurde verwendet und modifiziert, mit dem Ziel, den Streustrahlenanteil zu reduzieren. Dazu wurden zum einen die Innenwände der Kabine in der Simulation mit 1mm dickem Aluminium, 1mm Aluminium und 1mm Zinn oder 1mm Zinn und 2mm Blei verkleide. Weiter wurde auch der Granitblock entweder mit 1mm Aluminium, 1mm Zinn oder 1mm Blei verkleidet. Als letztes wurde noch eine Blende ins Simulationsmodell eingefügt und simuliert. Ebenfalls wurden Parameter wie SDD, ODD und Öffnungswinkel verändert und mit den Modifikationen simuliert. Die Quelle hat eine Beschleunigungsspannung von 160keV mit einem Target aus 1mm Kupfer und 0.5mm Zinn. Die Ergebnisse aus den Simulationen haben gezeigt, dass die SDD sowie der Öffnungswinkel den grössten Einfluss auf die Reduktion der Streustrahlung haben. Die Reduktion der SDD von 1000mm auf 400mm zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils um rund 30%. Die Reduktion des Öffnungswinkels von 135 Grad auf 50 Grad zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von rund 40%. Auch die eingefügte Blende zeigt eine Reduktion des Streustrahlenanteils von bis zu 30%. Das Ergebnis der Simulation mit der Blende wurde mit einer realen Messung an LuCi mit einem Kollimator verglichen. Der Kollimator reduziert den Streustrahlenanteil an LuCi ebenfalls um rund 30%. Daraufhin wurde empfohlen, die Idee der Blende weiter zu verfolgen.
- Autor/in
- Externe Praxispartner
- CC TES
- Datierung
- 10.06.2022
- Format
- 33 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Blum Fabian, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation