Ortsauflösung
Englisch: spatial resolution
Definition
Die Ortsauflösung beschreibt die Fähigkeit eines bildgebenden Systems, zwei räumlich nahe beieinanderliegende Strukturen getrennt voneinander darzustellen. Sie ist ein Maß für die Detailerkennbarkeit eines Bildes.
Hintergrund
In der medizinischen Bildgebung werden anatomische Strukturen nur dann korrekt dargestellt, wenn das Bildgebungssystem ausreichend feine räumliche Unterschiede erfassen kann. Die Ortsauflösung bestimmt daher, wie klein die Strukturen sein dürfen, die noch als getrennte Objekte erkannt werden können. Ist die Ortsauflösung gering, erscheinen feine Strukturen unscharf oder verschmelzen miteinander. Eine hohe Ortsauflösung ermöglicht dagegen die Darstellung kleiner Details und scharfer Kanten.
Physikalische Grundlagen
Die Ortsauflösung wird durch mehrere physikalische und technische Faktoren bestimmt. Wichtige Einflussgrößen sind unter anderem:
- Größe des Pixels bzw. Voxels
- Größe des Brennflecks bei der Röntgenröhre
- Geometrie des Strahlengangs, insbesondere Fokus-Objekt-Abstand und Objekt-Detektor-Abstand
- Eigenschaften des Detektors
- Bewegungen während der Bildaufnahme
Diese Faktoren bestimmen gemeinsam die effektive Unschärfe eines Bildes.
Quantitative Beschreibung
Die Ortsauflösung kann auf verschiedene Weise beschrieben werden. Häufig wird sie in Form der kleinsten noch erkennbaren Strukturgröße angegeben. In der radiologischen Physik wird die Ortsauflösung häufig mit der Modulationsübertragungsfunktion (MTF) oder der Punktspreizfunktion (PSF) charakterisiert. Diese Kenngrößen beschreiben, wie gut ein Bildgebungssystem räumliche Details unterschiedlicher Größe übertragen kann.
Zusammenhang mit räumlichen Frequenzen
Die Ortsauflösung steht in engem Zusammenhang mit räumlichen Frequenzen. Feine Bilddetails entsprechen hohen räumlichen Frequenzen. Ein Bildgebungssystem mit hoher Ortsauflösung kann daher hohe Frequenzanteile besser übertragen als ein System mit niedriger Ortsauflösung. Die maximale übertragbare räumliche Frequenz wird häufig als Grenzfrequenz angegeben.
Bedeutung in der Radiologie
Die Ortsauflösung ist ein zentraler Parameter der Bildqualität in allen radiologischen Verfahren. In der Projektionsradiographie und der Computertomographie (CT) bestimmt sie beispielsweise, wie gut kleine Frakturen, feine Verkalkungen oder kleine Gefäße dargestellt werden können. In der Magnetresonanztomographie hängt die Ortsauflösung unter anderem von der Bildmatrix, der Größe des Voxels und der Abtastung des k-Raums ab. Eine Verbesserung der Ortsauflösung führt häufig zu einem erhöhten Bildrauschen oder längeren Messzeiten, sodass in der Praxis ein Kompromiss zwischen Detailerkennbarkeit und Signalqualität gefunden werden muss.