Bildkontrast

Der Bildkontrast ergibt sich aus Unterschieden der Signalintensität bzw. Dichte benachbarter Gewebe und deren Abbildung im jeweiligen bildgebenden Verfahren. Entscheidend ist dabei nicht nur der absolute Signalunterschied, sondern auch das Verhältnis zum Bildrauschen.

Kontrast und Rauschen

Die diagnostische Aussagekraft eines Bildes wird wesentlich durch das Verhältnis von Signalunterschieden zum Rauschen bestimmt. Wichtige Kenngrößen sind:

• Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, signal-to-noise ratio): Maß für die Signalstärke im Verhältnis zum Hintergrundrauschen
• Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR, contrast-to-noise ratio): Maß für die Unterscheidbarkeit zweier Gewebe bei gleichzeitigem Rauschen

Ein hoher Bildkontrast allein ist nicht ausreichend, wenn das Rauschen ebenfalls hoch ist.

Kontrastauflösung

Die Kontrastauflösung (contrast resolution) beschreibt die Fähigkeit eines bildgebenden Systems, geringe Dichte- oder Signalunterschiede zwischen Geweben darzustellen. Sie ist von der räumlichen Auflösung (Voxel) zu unterscheiden, welche die Detailerkennbarkeit kleiner Strukturen beschreibt.

Intrinsischer Kontrast

Der intrinsische Kontrast (Eigenkontrast, nativer Kontrast) entsteht durch die physikalischen Unterschiede des Gewebes selbst, z.B. durch Dichte, Wassergehalt oder Protonendichte. Knochen und Weichteile zeigen im Röntgenbild einen hohen Eigenkontrast. Weichteilstrukturen untereinander weisen oft einen geringen Eigenkontrast auf.

Extrinsischer Kontrast

Der extrinsische Kontrast wird durch äußere Faktoren beeinflusst, z.B. durch Kontrastmittel oder Geräteeinstellungen. Durch die Gabe von Kontrastmitteln lässt sich der Bildkontrast gezielt erhöhen. In der Computertomographie (CT) werden jodhaltige Kontrastmittel eingesetzt. In der Magnetresonanztomographie (MRT) kommen gadoliniumhaltige Kontrastmittel zum Einsatz. Im Ultraschall werden Schäume bzw. Mikrobläschen verwendet.

Röntgen und CT

Der Kontrast basiert auf der unterschiedlichen Absorption von Röntgenstrahlung. Strukturen mit hoher Dichte (z. B. Knochen, Kalk) erscheinen hell bzw. hyperdens. Strukturen mit geringer Dichte (z. B. Fettgewebe, Luft) erscheinen dunkel bzw. hypodens.

MRT

Der MRT-Kontrast ist vielschichtiger. Er hängt von den Relaxationszeiten T1 und T2 sowie der Protonendichte des Gewebes ab. Durch Wahl der Pulssequenz und der Repetitions- (TR) und Echozeiten (TE) lässt sich der Kontrast gezielt steuern.

• T1-Wichtung: Fett erscheint hell, Wasser dunkel
• T2-Wichtung: Wasser erscheint hell, solide Strukturen erscheinen dunkel

Sonographie

Der Ultraschallkontrast entsteht durch Unterschiede in der Echogenität der Gewebe. Strukturen mit starker Schallreflexion erscheinen echoreicher (heller), schallweiche Strukturen erscheinen echoärmer (dunkler).

Technische Parameter beeinflussen den Bildkontrast erheblich:

• Röhrenspannung (kV) im Röntgen und CT: Niedrige kV-Werte erhöhen den Kontrast, insbesondere nach Kontrastmittelgabe
• Fensterung (Windowing) im CT: Durch Wahl von Fensterlage und Fensterbreite wird der dargestellte Kontrastbereich angepasst
• Sequenzparameter im MRT: TE und TR bestimmen die Wichtung und damit den Gewebekontrast
• Schallfrequenz im Ultraschall: Beeinflusst Eindringtiefe und Auflösung

Ein ausreichender Bildkontrast ist Voraussetzung für die Erkennung pathologischer Befunde. Läsionen mit geringem Eigenkontrast (z. B. Lebermetastasen, Gliome) werden erst durch Kontrastmittelgabe sicher detektiert.

• Reiser M, Kuhn FP, Debus J. Duale Reihe Radiologie. 4. Aufl. Thieme; 2017.
• Laubenberger T, Laubenberger J. Technik der medizinischen Radiologie. 7. Aufl. Deutscher Ärzte-Verlag; 1999.
• Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging. 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins; 2011.