Bildrauschen
Definition
Als Bildrauschen bezeichnet man zufällige statistische Intensitätsschwankungen in einem Bild, die nicht durch die tatsächliche Struktur des abgebildeten Objekts verursacht werden.
Physikalischer Hintergrund
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.
Quantitative Beschreibung
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)
Einflussfaktoren
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.
Relevanz in der Radiologie
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.