Hounsfield-Skala
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Die Hounsfield-Skala wird in der Computertomographie (CT) benutzt, um die ortsabhängige Abschwächung der Röntgenstrahlung durch Absorption im Gewebe zu beschreiben und als Graustufenbild darzustellen. Sie ermöglicht es, die Schwächung der Röntgenstrahlung bestimmten Geweben zuzuordnen und darüber pathologische Abweichungen von gesundem Gewebe feststellen zu können. Die zugrundeliegende Gewebeeigenschaft wird oft auch physikalisch ungenau als (Röntgen)dichte bezeichnet.
Die Hounsfield-Skala oder, synonym, die CT-Zahl oder der CT-Wert wird in Hounsfield-Einheiten (HE) (oder Hounsfield units (HU)) gemessen, die der englische Elektrotechniker Godfrey Hounsfield vorgeschlagen hat. Die CT-Zahl basiert auf dem linearen Schwächungskoeffizienten μ, der beschreibt, wie stark (monochromatische) Röntgenstrahlung beim Durchdringen von Materie entlang des durchstrahlten Wegs abgeschwächt wird. Mit dem Schwächungskoeffizienten des betrachteten Gewebes μGewebe und von Wasser μWasser wird die CT-Zahl definiert als:
![{[\text{CT-Zahl}]\left(\mu_{\text{Gewebe}}\right)}:=\frac{\mu_{\text{Gewebe}}-\mu_{\text{Wasser}}} {\mu_{\text{Wasser}}} \cdot 1000\,\text{HU}](http://upload.wikimedia.org/math/7/7/b/77b241cdd903d5ebadceb1992aeb7c26.png)
Durch die Normierung auf den Schwächungskoeffizienten von Wasser wird die CT-Zahl näherungsweise unabhängig von der Energie (oder Wellenlänge) der eingesetzten Röntgenstrahlung.
Aus dieser Definition ergibt sich die CT-Zahl verschiedener Stoffe und Gewebe:
- Luft absorbiert Röntgenstrahlung nahezu gar nicht und hat daher eine CT-Zahl von −1000 HU.
- Fettgewebe absorbiert Röntgenstrahlung etwas weniger als Wasser und hat ca. −100 HU.
- Wasser hat gemäß der Definition 0 HU.
- Knochen haben, je nach Dichte, Werte von 500 bis 1500 HU.
Die Skala ist theoretisch nach oben offen. In der Praxis hat sich der Bereich von −1024 HU bis 3071 HU durchgesetzt (12-bit-Zahlen); Metalle können jedoch noch stärkere Absorption bewirken.
Da reale Computertomographen keine monochromatische Strahlung erzeugen, was Voraussetzung für die Angabe von μ wäre, ist die Definition der Hounsfield-Skala nicht ganz unproblematisch.
[Bearbeiten] Literatur
- Thorsten M. Buzug: Einführung in die Computertomographie: Mathematisch-physikalische Grundlagen der Bildrekonstruktion. Springer, Berlin Heidelberg New York 2002; ISBN 3-540-20808-9 (google books), S. 404.
- Willi A. Kalender: Computertomographie. Grundlagen, Gerätetechnologie, Bildqualität, Anwendungen. 2., überarb. und erw. Auflage. Publicis Corporate Publishing, Erlangen 2006; ISBN 3-89578-215-7.
- Rodney A. Brooks: A quantitative theory of the Hounsfield unit and its application to dual energy scanning. In: J. Comput. Assist. Tomogr. 1, Nr. 4, 1977, S. 487–493 (PMID 615229).
