Hounsfield-Skala
nach dem britischen Elektrotechniker Sir Godfrey Hounsfield (1919-2004)
Synonym: Hounsfield-Einheit (HE), CT-Zahl, CT-Wert
Englisch: Hounsfield scale, Hounsfield unit (HU)
Definition
Die Hounsfield-Skala beschreibt die Abschwächung der Röntgenstrahlung (Röntgenopazität) in verschiedenen Gewebetypen in der Computertomographie (CT), in Relation zu Wasser und Luft als Referenzwerte. Die CT-Zahl wird dabei in Hounsfield-Einheiten (HE) angegeben, wobei Wasser definitionsgemäß 0 HE und Luft -1.000 HE besitzt. Die Skalenwerte können in Graustufen dargestellt werden.
Hintergrund
In der Hounsfield-Skala wird die CT-Zahl anhand des linearen Schwächungskoeffizienten des betrachteten Gewebes (μGewebe) im Verhältnis zu Wasser (μWasser) und Luft (μLuft) berechnet:
In der Praxis hat sich der Bereich von -1.024 HE bis 3.071 HE durchgesetzt, also 4.096 Graustufen. Da das menschliche Auge nur ungefähr 20 bis 50 Graustufen wahrnehmen kann, wird im computertomographischen Bild durch eine Fensterung immer nur ein Teil der Hounsfield-Skala eingeblendet. Soll z.B. Lungengewebe dargestellt werden ("Lungenfenster"), werden üblicherweise die Hounsfield-Einheiten -600 ± 1.700 in Graustufen dargestellt. Dichtere Gewebe (z.B. Knochen) werden dann gleichermaßen weiß dargestellt.
Physikalisch nicht korrekt, wird auch von der Dichte des Gewebes gesprochen. Je höher die Strahlenschwächung, also je positiver die Hounsfield-Einheit, desto heller erscheint das Gewebe. Umgekehrt erscheint z.B. Luft schwarz. Strukturen mit Vergleich zu ihrer Umgebung geringeren Abschwächung der Röntgenstrahlung werden als hypodens, solche mit höherer als hyperdens.
Dual-Energie CT
In der Dual-Energy-CT (DECT) können die CT-Zahlen der Hounsfield-Skala durch Messung einer Schicht mit zwei verschiedenen Röntgenspektren in Werte umgerechnet werden, die man bei Einsatz monochromatischer Röntgenstrahlung erhalten würde. Dadurch können frische Blutungen von alten Kalkeinlagerungen unterschieden, eine Knochendichtemessung durchgeführt und das Kontrastmittel herausgerechnet bzw. gesondert dargestellt werden. Weiterhin kann der Eisengehalt der Leber bestimmt werden.
Werte
Die HE-Werte verschiedener Körpergewebe bzw. Organe sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.*
| Gewebe bzw. Organ | Hounsfield-Einheiten (HE) |
|---|---|
| Blut (Vollblut) | 50 bis 60 (abhängig vom Hämatokrit) |
| Blut (Blutplasma) | 28 |
| Blut (geronnen bzw. Koagel) | 60 bis 80 |
| Exsudat oder hämorrhagische Flüssigkeit | > 18-25 |
| Fettgewebe | ca. -120 bis -90 |
| Gehirn (Weiße Substanz) | 30 bis 35 |
| Gehirn (Graue Substanz) | 40 bis 45 |
| Knochen (Spongiosa) | 50 bis 200 |
| Knochen (Kortikalis) | 250 bis 2.000 |
| Leberparenchym | 60 |
| Liquor | 0 bis 15 |
| Lungenparenchym | -700 bis -600 |
| Lymphe | -30 |
| Lymphknoten | 10 bis 20 |
| Muskelgewebe | 35 bis 55 |
| Nierenparenchym | 20 bis 45 |
| Transsudat | < 10-18 |
| Urin, Galle | -5 bis 15 |
| Verkalkungen | über 100 (bei reinen Kalkplaques über 1.000) |
| Weichgewebe mit Kontrastmittel | 100 bis 300 |
*Die Angaben zu den HE-Werten von unterschiedlichen Geweben variieren in der Literatur
| Referenzmaterial | Hounsfield-Einheiten (HE) |
|---|---|
| Luft | -1.000 |
| Wasser | 0 |
| Metall | > 3.000 (mit Sternartefakten) |
Sehr frische Blutungen sind isodens zum intravaskulären Blut. Durch Resorption von Serumanteilen und Bildung von Blutkoageln (Anstieg des Hämatokrits im Hämatom) kommt es dann zu einem Dichteanstieg auf bis zu 80 HE. Ältere Blutungen sind durch Resorptionsvorgänge wieder dichtegemindert.
Abszesse weisen unterschiedliche CT-Werte auf. Das Spektrum reicht von 0 HE (infizierte Zyste, Serom, Biliom) bis 80 HE (infiziertes Hämatom). Reiner Eiter hat einen CT-Wert von ca. 30 HE. Abszesse können dabei ältere Hämatome vortäuschen, da beide ähnliche Dichtewerte aufweisen und eine Kontrastmittel-aufnehmende Membran besitzen (Abszessmembran bzw. resorptives Granulationsgewebe). Lufteinschlüsse sprechen für gasbildende Bakterien oder residuale Luft nach chirurgischen Eingriffen. Bei Applikation von jodhaltigem Kontrastmittel gilt als Faustregel, dass der CT-Wert pro mg Jod/cm3 um ca. 23 HE (bei 120 kV) ansteigt. Bei niedrigerer Röhrenspannung wird die Dichte kontrastmittelaufnahmender Strukturen erhöht, das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert und Strahlendosis gespart. So steigt der CT-Wert beispielsweise bei 80 kV um 40 HE.