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Modellmaschine

Bevor wir die Modellmaschine unterhalb der folgenden Diashow praktisch benutzen, schauen wir uns den Aufbau der Basisversion schon einmal "aus der Benutzersicht" an.

Tomographenmodell Basis-Version

Gehirnuntersuchung

Der Patient befindet sich bereits in seiner Position. Setze die Maschine durch Klick auf den Schalter "Messen" in Gang. Beobachte den Vorgang. Wenn die Messung fertig ist, klicke auf "Auswerten".

Beobachtungen

Während der Untersuchung hat sich die Anordnung um den Patienten gedreht.
Dabei wurden die Zellen einer Schicht mehrfach vom Strahlenbündel durchleuchtet.
Am Ende hat die Maschine das errechnete Bild der Dichteverteilung einer Schicht des Gehirns abgebildet, natürlich nur im Rahmen seiner Auflösung von 6 x 6 Zellen.
Zur Bestimmung der Dichteverteilung werden die Messwerte herangezogen, die die einzelnen Strahlen beim Durchlaufen von Zellen, die auf ihrem Weg lagen, geliefert haben. Wie vorher überlegt, nimmt die Intensität der Strahlen auf dem Weg vom Sender zum Empfänger abhängig vom Gewebe ab.

Maschinengeheimnis

Wie wird nun aus diesen Einzelinformationen das Bild berechnet?

Die hergeleitete Tomographenformel wird dabei für jeden einzelnen Strahlverlauf genutzt. Wie aus den Gleichungen dann auf das Bild geschlossen wird, sollen die nächsten Abschnitte verdeutlichen.

Auf der linken Seite sehen wir den Ring, der den Sender S und den Empfänger E enthält.

Vom Sender gehen Strahlen aus, die das Gehirn des Patienten durchleuchten. Eine Schicht des Gehirns ist durch eine Querschnittsfläche angedeutet. Die Modellmaschine hat eine maximale Auflösung von 6 x 6 = 36 Zellen; dementsprechend ist die Fläche zur Veranschaulichung in Zellen aufgeteilt.

Echte Tomographen haben Auflösungen von wenigstens 512 x 512 Zellen, aber für die Darstellung des Prinzips reicht auch die Auflösung von 6 x 6 aus.

Nach der Fertigstellung eines Schichtbildes findet ein Vorschub in Längsrichtung des Patienten statt, damit mehrere Schichten des Gehirns abgebildet werden. Das war im Film auf der Eingangsseite zu sehen. Im Modell genügt es, die Erzeugung eines Schichtbildes zu betrachten.

Die Eingangsintensität $I(0)$ der Strahlen ist bekannt. Durch die Messung der Strahlungsintensitäten $I(d)$ nach Durchlauf der jeweiligen Schichten sollen die Absorptionskoeffizienten dieser 36 Zellen festgestellt und im Monitor rechts oben abgebildet werden.

Zu Beginn ist auf dem Monitor nur der leere Querschnitt zu sehen. Die dunkelbraune Färbung der Zellen besagt, dass die Werte noch nicht vorliegen.

Unterhalb des Bildes werden Statusmeldungen ausgegeben, mit denen du die Messung verfolgen kannst.

Nach der Auswertung der Messung werden die Zellen gemäß ihren Absorptionskoeffizienten in Graustufen eingefärbt, so dass sich daraus auf dem Monitor ein Bild ergibt. Die Zellen, die die Strahlung fast ungehindert passieren lassen, werden hell, die Zellen mit hoher Absorption werden dagegen dunkler dargestellt.