PHY09 Ultraschall-Computertomografie (CT)

Röntgen-CT, MRT und PET sind computergestützte, bildgebende Verfahren, die in der medizinischen Diagnostik, der Industrie und der Forschung Anwendung finden. Prozesse wie Strahlungsabsorption, Kernspinresonanz oder Teilchenemission werden genutzt, um mittels entsprechend messbarer physikalischer Größen Schnittbilder zu erzeugen. Die Ultraschall-Computertomografie ist ein weiteres CT-Verfahren. Sie unterscheidet sich von der Röntgen-CT dadurch, dass anstelle der Dämpfung von Röntgenstrahlen die Schwächung und die Laufzeiten von Ultraschallsignalen im Untersuchungsobjekt gemessen werden. Bei unserem Ultraschall-CT werden Linienscans unter verschiedenen Winkeln aufgenommen und zu einem Schnittbild zusammengesetzt. Dabei wird die zwischen Sende- und Empfangssonde angeordnete Probe computergesteuert bewegt und gedreht. Das Überlagern der Projektionen von Einzelscans kann am PC Schritt für Schritt verfolgt werden.

Programmoberfläche der GS-EchoView-Software im CT-Modus

Im Versuch wird schrittweise der Prozess der Erzeugung eines Ultraschall-Computertomogramms (Ultraschallmessung > Projektion > Rückprojektion > Tomogramm) nachvollzogen. Es werden Schallschwächungs- und Schallgeschwindigkeitstomogramme für verschiedene Einstellungen der Sendeleistung und Verstärkung aufgezeichnet und analysiert.
Anhand des Shepp-Logan-Filters wird die Verwendung eines Filter-Algorithmus zu Verbesserung der Bildqualität von CT-Bildern diskutiert. Durch Änderung der Parameter für die Skalierung der Farbwert- bzw. Grauwerte kann eine einfache Bildbearbeitung durchgeführt werden, bei der Helligkeit, Kontrast und Farbe der CT-Bilder verändert werden.