Allgemeine Bildkriterien und Bildqualität. Bildgebende Verfahren in der Medizin und medizinische Bildverarbeitung Konventionelles Röntgen

Transkript

1 Allgemeine Bildkriterien und Bildqualität

2 Bildentstehung Röntgenstrahlen werden von dem durchstrahlten Objekt geschwächt oder absorbiert Anteil Strahlung, der Objekt durchdrungen hat wird zur Bilderzeugung genutzt Bilderzeugung beruht auf: 1. Absorption 2. Streuung

3 Bildentstehung Schwächung der Röntgenstrahlen ist abhängig von Dicke, Dichte und Ordnungszahl des durchstrahlten Materials sowie von Strahlenqualität Aus dem Körper austretende Strahlungsintensitätsunterschiede erzeugen am Film einen Schwärzungskontrast Entstehende Streustrahlung mindert den Schwärzungskontrast und somit die Bildqualität

4 Schematisches Modell der Schwächungsfaktoren

5 Atom Wasserstoff (H) Kohlenstoff (C) Stickstoff (N) Sauerstoff (O) Calcium (Ca) Ordnungszahl Luft Fettgewebe Organgewebe Knochen Metall (Fremdkörper)

6 Konventionelle Röntgenaufnahme

7 Bildqualität Wird von objektabhängigen Faktoren und technischen Eigenschaften des bildübertragenden Systems bestimmt Rauschen Kontrast Unschärfe

8 Rauschen Entscheidend für die Erkennbarkeit von Bilddetails Quantenrauschen Körnigkeit von Filmemulsion und Verstärkerfolie Elektronisches Rauschen (bei digitalen Systemen)

9 Kontrast Abgrenzung von Objekt und Hintergrund Absorption der Röntgenstrahlen im Objekt Qualität der Strahlung (Höhe Röhrenspannung, Vorfilterung, Art des Anodenmaterials) Filmkontrast Verminderung des Kontrasts durch Rauschen und Streustrahlung

10 Unschärfe Bewegungsunschärfe: Bewegung von Objekt und/oder Aufnahmesystem während Strahlenexposition Film-Folien-Unschärfe: Streulicht und Durchbelichtung der Verstärkerfolie Geometrische Unschärfe: Ausdehnung des Fokus und Vergrößerungsfaktor

11 Möglichkeiten zur Verbesserung der Bildqualität Kontrast, Unschärfe und Rauschen beeinflussen sich gegenseitig Maßnahmen zur Verbesserung einer Komponente können Verschlechterungen der anderen nach sich ziehen Wichtigstes Ziel: Reduktion der Streustrahlung Einsatz von Streustrahlenrastern Aber: längere Belichtung (Bewegungsunschärfe!) oder eine empfindlichere Film-Folien-Kombination (Film-Folien-Unschärfe!) notwendig um identische Filmschwärzung zu erhalten

12 Möglichkeiten zur Verbesserung der Bildqualität Reduktion von Streustrahlung durch Einblendung und Vergrößerung des Objekt-Film-Abstands Reduktion der Bewegungsunschärfe durch gute Lagerung/Fixation des Patienten oder durch höhere Röhrenspannung Hartstrahltechnik erzielt im Vergleich zur Weichstrahltechnik kürzere Belichtungszeiten, aber auch einen geringeren Objektkontrast und eine geringere Patientendosis Geometrische Unschärfe minimal bei kleinem Fokus, großem Fokus-Objekt-Abstand und kleine Objekt-Film-Abstand

13 Beispiele für verschiedene Bildqualitäten

14 Röntgenthorax a: Negativbild b: Positivbild

15 Beispiele für gute und schlechte Kontraste Guter Kontrast: Knochen/Gewebe Gewebe/Luft Stark unterschiedliche Gewebedichten Schlechter Kontrast: Fett/Muskeln Gewebe/Blut Sehr ähnliche Gewebedichten ( Kontrastmittel zur Verstärkung des Dichteunterschieds)

16 Spezielle Verfahren

17 Digitale Radiographie Am weitesten verbreitet: digitale Speicherfolie In Speicherfolie werden Elektronen durch Röntgenphotonen energetisch angehoben Geben diese Energie erst bei weiterer Energiezufuhr durch einen Laserstrahl unter Aussendung von Licht ab Dieses wird nachgewiesen, verstärkt und digital umgewandelt

18 Digitale Bildspeicherung

19 Durchleuchtung Dynamische Röntgenbilddarstellung auf Monitor mittels Bildverstärkertechnik Lokalisation krankhafter Prozesse im Körper durch Lageänderung des Patienten (z.b. Lungenrundherde) Beurteilung der Zwerchfellbeweglichkeit Platzierung von Sonden im Körper unter Röntgenkontrolle Beobachtung dynamischer Vorgänge Herzbewegung Klappenverkalkung Schluckbewegung

20 Durchleuchtungsgerät Generator, Röntgenstrahler, Bildverstärker-Fernsehkette und kippfähiger Untersuchungstisch Generator und Röntgenstrahler entsprechen denen konventioneller Röntgenanlagen Röntgenstrahler meist unter Untersuchungstisch angebracht Bildverstärker über Patienten frei beweglich und mit Röntgenstrahler gekoppelt

21 Röntgenbildverstärker Aus Patienten austretende Röntgenphotonen bewirken am Eingang Fluoreszenz Fluoreszenz löst Elektronen der Photokathode Elektronen werden beschleunigt Erzeugen am Ausgang der Röhre verkleinertes, verstärktes Durchleuchtungsbild Fernsehkamera wandelt dieses in Videosignale um

22 Angiographie Darstellung von Blutgefäßen mittels Röntgenstrahlen Hierzu wird ein Kontrastmittel (Stoff, der für Röntgenstrahlen kaum durchlässig ist) in das Blutgefäß injiziert Auf Röntgenbild zeichnet sich der mit Kontrastmittel gefüllte Gefäßinnenraum ab

23 Digitale Subtraktionsangiographie (DSA) Bilderzeugung erfolgt durch Subtraktion eines Maskenbildes von Füllungsbild Maskenbild: Aufnahme vor Kontrastmittelinjektion Kontrastmittelinjektion Aufnahme einer Reihe von Füllungsbildern Nach Subtraktion des Maskenbildes von Füllungsbilder erhält man reine Gefäßbilder

24 Digitale Subtraktionsangiographie (DSA)

25 Digitale Subtraktionsangiographie (DSA)

26 Zusammenfassung Röntgenstrahlung besteht aus Bremsstrahlung und charakteristischer Strahlung Röntgenstrahlung wird geschwächt (absorbiert) und gestreut Schwächung steigt mit Wellenlänge der Strahlung Ordnungszahl des Materials Dicke und Dichte des Materials Unterschiedliche Schwächung wird zur Bildgebung genutzt

27 Zusammenfassung Sichtbarmachung von Röntgenstrahlung durch photographischen Effekt und Fluoreszenzeffekt Allgemeine Bildkriterien Bildqualität: Rauschen, Kontrast, Unschärfe Spezielle Verfahren: Digitales Röntgen (Digitale Speicherfolie) Durchleuchtung Angiographie DSA