Computertomographie (CT)

Question 1

Was versteht man unter einem “Topogramm” oder “Pilotscan” und warum wird es
gemacht?

Answer 1

„Topogramm“ / „Pilotscan“ = 2D-Übersichtsaufnahmen -> u.a. initial zur Definition des CT-Aufnahme- bzw Bildrekonstruktionsbereiches – Region of Interest (ROI))

Question 2

Wie ist der “pitch” eines CT definiert?

Answer 2

Pitch p
= Tischvorschub (mm) / Kollimierung C (mm)
= Tischvorschub (mm) / (Schichtdicke (mm) * Schichtanzahl)

Question 3

In welchem Bereich liegt die Strahlenbelastung typischer Röntgen sowie CT-Aufnahmen in Relation zur natürlichen Strahlenbelastung?

Answer 3

-> Natürliche Strahlenbelastung (kosmische Strahlung, terristische Strahlung,…) durchschnittlich zirka 2-4 mSv pro Jahr (im Gebirge ist die Belastung pro 1000m zirka 1,5 mSv höher als auf Meereshöhe)

• > Strahlenbelastung einer Röntgenthoraxaufnahme ca. 1% der jährlichen natürlichen Strahlendosis
• > CT Thoraxaufnahme ca. 300%!

Question 4

Wie funktioniert die Dosismodulation und welche Vorteile bietet sie?

Answer 4

• Prinzip: Anpassung der Dosis an den durchstrahlten Querschnitt aufgrund von Apriori-Informationen
• Vorteil: Resultierende Dosiseinsparung bis zu 50%!

Question 5

Warum erfordert die Dosisautomatik eine aufwendige Leistungselektronik?

Answer 5

• Ständige Anpassung des Röhrenstromes während
  des Spiralscans auf Basis der aktuellen Detektordaten
• Erfordert aufwendige Leistungselektronik (z.B. 60 kW in 0,2 Sekunden um Faktor 5 variieren
• Dosiseinsparung bis 66%

Question 6

Erläutern Sie, warum in modernen Röntgensystemen (1) Kupferfilter im Strahlengang
zu finden sind, (2) die Röhrenspannung reduziert wird und (3) der Strom im relevanten
Frequenzbereich erhöht wird.

Answer 6

1) Kupferfilter: absorbiert niedrig energetische Strahlung
2) Reduzierte Röhrenspannung: reduziert hochfrequente Strahlung
3) Leistungssteigerung (Strom) im relevanten Frequenzbereich: Dosiserhöhung verbessert
Bildqualität

Question 7

Inwiefern kann die Fokusoptimierung zur Verbesserung der Abbildungsqualität und
Strahlenbelastung führen?

Answer 7

Je punktförmiger der Fokus ist, umso eindeutiger ist die Abbildung
-> mehr Details erkennbar bzw. Dosis kann reduziert werden, falls gleiche Auflösung/Abbildungsqualität ausreicht, wie vor Fokusoptimierung

Question 8

Welche Transformationsvorschrift liegt der Rekonstruktion von Schnittbildern im CT zugrunde?

Answer 8

Radon Transformation
-> „Eine beliebig integrierbare Funktion f(x,y) kann durch die Aufnahme aller Linienintegrale entlang paralleler Strahlen über dem Definitionsgebiet von f beschrieben werden“

Question 9

Welcher Winkelbereich muss beim Parallelstrahl-CT für eine korrekte Bildrekonstruktion mindestens gemessen werden?

Answer 9

• 180°
• Durch 2 Röhren nur 90° Rotation
• u.a. Schnellere (Herz-)Scans
• Bessere Zeitauflösung für einen Messdatensatz z.B. des (zentr.) schlagenden Herzens da eine viertel Umdrehung für 180° Messung reicht (z.B. bei 0,28 sec Rotationszeit, zeitliche Auflösung 75msec)
• Strahlenbelastung durch Dosismodulation /-automatik nicht erhöht

Question 10

Wie werden Bildrauschen und Auflösung durch den Faltungskern und die Schichtdicke beeinflusst?

Answer 10

-> Aufsteilender Faltungskern
- hebt die Modulare Übertragungsfunktion (MÜF oder
engl. MTF), wodurch feine Strukturen erkennbar
werden
- Verstärkt Quantenrauschen

-> Weicher Faltungskern
- macht Bild unschärfer
- reduziert Rauschen
- kleinere HU-Unterschiede
erkennbar

• > Große Schichtdicke
• niedriges Rauschen
• geringe Auflösung

Question 11

Nach welcher Formel berechnet man Hounsfield-Werte aus den Schwächungskoeffizienten?

Answer 11

CT-Wert (HU) = 1000* (µ(x,y)-µ(H2O)) / µ(H2O))

Question 12

In welchem Größenbereich liegen üblicherweise die Hounsfield-Werte (HU-Werte) für den menschlichen Körper (Lunge, Niere, Knochen (spongiös, nicht spongiös))?

Answer 12

• Lunge: -950 bis -550
• Niere: 20 bis 40
• spongiöser Knochen: 50 bis 200
• kompakter Knochen: 250 bis (über) 1000

Question 13

Was versteht man unter der sogenannten Fensterung („Windowing“) bei der Darstellung
von CT-Bildern.

Answer 13

• Die in Gewebe vorkommenden Schwächungswerte können messtechnisch unterschieden werden; das menschliche Auge kann jedoch nur ca. 35 bis 100 Graustufen unterscheiden. Um dem Betrachter die gesamte Bildinformation zugänglich zu machen, wird im Bild durch verschiedene Fensterungen jeweils nur der Teil der Hounsfieldskala eingeblendet, der zu beurteilende Bildinhalte darstellt. Wie beim Blick durch ein Fenster eines Hauses nach draußen sieht der Betrachter dabei nur auf einen Teil des Gesamtbildes. Im selben Bild sind in Abhängigkeit von der Fensterung jeweils unterschiedliche anatomische Details zu sehen.
• Bei der Computertomographie legt die Fensterung fest, welcher Ausschnitt der Skala der gemessenen Dichtewerte (=Hounsfield-Skala) im Bild Grauwerten von Schwarz bis Weiß zugewiesen wird. So wird der Bildkontrast der zu befundenden Gewebe optimiert

Question 14

Welche Vorteile bietet eine Doppelfensterung?

Answer 14

Gleichzeitige kontrastverstärkte Darstellung von verschiedenen Hounsfield Wertebereichen