Mathematik für weniger Strahlen

Röntgen, vor allem die Computertomographie (CT), ist für den größten Teil der Strahlenbelastung der Bevölkerung verantwortlich, wie das Bundesamt für Strahlenschutz festgestellt hat. Und da die CT immer leistungsfähiger wird, steigt auch die Anzahl der CT-Aufnahmen weiter. Damit auch die Strahlenbelastung.

Technische Verbesserungen konnten die Dosis pro CT bisher um maximal 30 Prozent senken. Bei weiterer Reduzierung würde durch erhöhtes Bildrauschen unweigerlich die Bildqualität leiden. Um trotz geringerer Dosis Aufnahmen hoher Qualität zu erzeugen, setzt die Arbeitsgruppe Medizinphysik am Institut für Strahlenschutz des GSF-Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit in Neuherberg bei München auf die Mathematik: Ein neuartiger Algorithmus für die notwendige Rekonstruktion der Bilder aus den CT-Daten nutzt die in den Rohdaten steckende Information besser aus, erklärt der Leiter der Arbeitsgruppe, Dr. Christoph Hoeschen.

So lassen sich aus der Hälfte der Daten - entsprechend einer halbierten Strahlenbelastung - mindestens gleich gute Bilder rekonstruieren wie mit dem bisherigen Standardverfahren, der "Filtered Back Projection" (FBP).

Der neue Rekonstruktionsalgorithmus "Orthogonal Polynomial Expansion on the Disc" (OPED), den die GSF-Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen von der Universität Oregon in Eugene, USA, geschaffen haben, kann direkt aus den Rohdaten eines CT-Scans die Bilddaten errechnen.

In Testsimulationen wurde FBP mit OPED verglichen. So simulierten die Forscher Rohdaten simuliert, wie sie ein tatsächliches CT liefern würde. Bei der Rekonstruktion dieser Daten - einmal mit FBP und einmal mit OPED aus der Hälfte der FBP-Daten - gab das OPED-Bild Details schärfer wieder, ohne deutlich verstärktes Rauschen. Und die quantitative Auswertung technischer Phantome zeigte: Mit OPED ist bei halber Dosis mindestens dasselbe Signal-Rauschverhältnis zu erreichen wie mit FBP bei voller Dosis.

COMPAMED.de; Quelle: GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit