Bildrauschen

In der medizinischen Bildgebung entstehen Bildsignale durch die Detektion von physikalischen Quanten, beispielsweise:

• Röntgenphotonen in der Röntgendiagnostik und Computertomographie (CT)
• Ultraschallimpulse in der Sonographie
• MR-Signale in der Magnetresonanztomographie (MRT)

Da diese Prozesse statistischen Schwankungen unterliegen, variiert das gemessene Signal auch bei identischen Aufnahmebedingungen. Diese zufälligen Fluktuationen werden als Bildrauschen wahrgenommen. Ein wesentlicher Anteil des Bildrauschens in der Röntgenbildgebung entsteht durch das Quantenrauschen, das aus der statistischen Verteilung der detektierten Photonen resultiert.

Das Ausmaß des Bildrauschens wird häufig durch die Standardabweichung der Pixelwerte innerhalb einer homogenen Bildregion beschrieben. Die diagnostische Bildqualität hängt wesentlich vom Verhältnis zwischen Nutzsignal und Bildrauschen ab. Wichtige Kenngrößen sind:

• Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)
• Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR)

Das Bildrauschen wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, insbesondere durch:

• Anzahl der detektierten Strahlungsquanten
• Detektoreigenschaften
• Rekonstruktionsverfahren
• Bildverarbeitungsalgorithmen

In der Röntgendiagnostik nimmt das Quantenrauschen mit steigender Strahlendosis ab.

Ein starkes Bildrauschen kann die Erkennbarkeit kleiner Strukturen oder geringer Kontrastunterschiede deutlich verschlechtern. Die Optimierung der Bildqualität besteht daher häufig in einem Kompromiss zwischen möglichst geringem Bildrauschen und möglichst niedriger Strahlenexposition.