Bildgebende Verfahren
In der Medizin, HLS
In der Medizin, HLS
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Cartes-fiches
128. Welche Pyramide (Gauss, Laplace) kommt zur Anwendung, wenn lokale Frequenzfilterungen in bestimmten Bandbereichen vorzunehmen sind?
Laplace-Pyramide
129. Was für eine Filterart ist Gauss?
Tiefpass
130. Was für eine Filterart ist Laplace?
Bandpass
131. Beschreibe A -> A’ = Expand( Expand(G2) )
In Frequenz und Typ von Filter
Tiefpassfilter für die Frequenzen 0 – fmax/4
132. Beschreibe A -> A’ = Expand( Expand(L2) )
Bandpassfilter für die Frequenzen fmax/8 – fmax/4
133. Beschreibe A -> A’ = A - Expand( Expand( Expand(G3)))
Hochpassfilter für die Frequenzen fmax/8 - fmax
134. Umschreiben Sie die folgenden Bildoperationen mit einem der Begriffe (Glättung, Schärfung und Kantendetektion) und begründen Sie die Zuweisung:
A -> A’ = Expand( Expand(G2))
Glättung, es liegt eine Tiefpassfilterung vor
135. Umschreiben Sie die folgenden Bildoperationen mit einem der Begriffe (Glättung, Schärfung und Kantendetektion) und begründen Sie die Zuweisung:
A -> A’ = L0
Kantendetektion, es werden die hohen Frequenzen durchgelassen
136. Umschreiben Sie die folgenden Bildoperationen mit einem der Begriffe (Glättung, Schärfung und Kantendetektion) und begründen Sie die Zuweisung:
A -> A’ = A + 2 L0
Schärfung, es werden die hohen Frequenzen angehoben
137. Welche Vor- und Nachteile besitzt eine Frequenzfilterung mittels Pyramiden (Gauss bzw. Laplace) gegenüber der Fourier-Analyse?
Vorteil: Die Frequenzfilterung kann lokal - in einem Bildbereich - durchgeführt werden
Nachteil: Die Frequenzfilterung kann nur auf ganze Bandbereiche angewandt werden.
138. Die Haar-Wavelet-Pyramide besitzt grosse Ähnlichkeit zur Laplace-Pyramide: a) Worin liegt die Ähnlichkeit und b) worin der Unterschied?
a) Beide Darstellungen enthalten (in den Levels) spezifische Frequenzbandbereiche.
b) bei der HW-Darstellung sind die Frequenzen zusätzlich nach der Richtung geordnet.
139. Welche Information enthalten die Werte im 1. Quadranten H1, im 2. Quadranten H2, im 3. Quadranten H3 und im 4. Quadranten H4 (einer Stufe k gegenüber der Stufe k-1)?
H1 enthält die Mittelwerte lokaler 2x2 Bereiche (je aus H1 eine Stufe höher)
H2 enthält die x-Änderungen lokaler 2x2 Bereiche
H3 enthält die y-Änderungen lokaler 2x2 Bereiche
H4 enthält die x-y-Änderungen lokaler 2x2-Bereiche
140. Mit welcher Datenstruktur lässt sich die Liste der ersten Quadranten vergleichen bzw. gleichsetzen?
Die Daten bilden eine Gauss-Pyramide (gebildet mit einem Average-Filter erzeugt, was aber nicht optimal für die Skalierung von Daten ist).
141. Wenn sämtliche Quadranten Hi2 (rechts oben) in der Haar-Wavelet-Darstellung gelöscht werden, welche Wirkung hat dies auf das rekonstruierte Bild A‘?
Die Änderungen in x-Richtung werden vollständig gelöscht, was bei der Rekonstruktion
ein Bild ergibt, das in x-Richtung (entsprechend Pyramiden-Tiefe) stark verschmiert ist.
142. Geben Sie zu jeder Pyramide mindestens eine praktische Anwendung an.
Gauss: Tiefpassfilter, glätten, Segmentierung, Detektion von Strukturen
Laplace: Bandpass, Multi Focussing, Mosaicing, Frequenzfilterung
Haar-Wavelet-Pyramide: Datenkompression
143. Wie funktioniert Röntgen?
Basiert auf Absorption von Röntgenstrahlung in Materie. Die von der Röntgenröhre ausgehende Strahlen durchdringen den zu untersuchenden Körper und werden auf einer 2D-Ebene aufgezeichnet.
144. Was für Wellen sind Röntgenstrahlen?
Elektromagnetische Wellen mit Energien von ca. 100eV und Wellenlängen von ca. 10nm
145. Was wird effektiv im Röntgenbild dargestellt?
Die Rest-Intensität der Röntgen-Strahlen
146. Wie werden Röntgenstrahlen direkt detektiert?
Ein Flachbild-Detektor detektiert die Strahlen und erzeugt direkt ein digitales Bild. Es ist ein Kollimator erforderlich.
147. Wie werden Röntgenstrahlen indirekt detektiert?
Mithilfe eines Szintillators (Kristalls) werden die Strahlen in optisches Licht umgewandelt und dann von einer Photodiode erfasst.
148. Welche Eigenschaften haben die Röntgenbilder?
2D-Bilddaten, mit Überlagerungen
Bildgrösse von 1024x1024px, Auflösung von ca. 0.2 mm
Helle Pixel sind hohe Absorption/Materialdichte
Knochen sind hell, Weichteile grau, Luft schwarz
Kontrastmittel hell
149. Wofür wird Röntgen verwendet?
Morphologische Bildgebung (Formen/Strukturen)
Knochen: gut
Gefässe: gut
Gewebe, beschränkt (Mammographie ok)
Strahlenbelastung ist niedrig-mittel
Psychische Belastung: niedrig
150. Wie wird Röntgen in der Angiografie eingesetzt?
Venen oder Arterien werden dargestellt indem sie mit Kontrastmitteln markiert werden.
151. Was ist CT?
Computertomografie
Basiert auf das Röntgenverfahren.
152. Wie funktioniert CT?
Es werden 3D Bilder generiert indem mehrere Projektionen mithilfe der Radon-Transformation errechnet werden
Es wird eine lokale Abschwächung identifiziert (x,y,z).
153. Was ist die Hounsfield Skala?
Wie gross ist die Skala?
Beschreibt die Abschwächung von Strahlen zur Darstellung in Graustufenbildern. Die HU-Werte können Gewebearten zugewiesen werden.
Skala ist von -1024 – 3071
154. Hounsfield-Werte für Luft, Wasser, Knochen, Lunge, Thymus
Luft: -1000
Wasser: 0
Knochen: 700 - 3000
Lunge: -700 - -600
Thymus: 20 - 40
155. Welche Eigenschaften haben CT Bilder?
3D-Bilddaten, Schnittbilder
Bildgrösse von ca. 512x512, Auflösung von ca 1mm
Helle Pixel sind hohe Absorption/Materialdichte
Knochen hell, Gewebe grau, Luft schwarz
Kontrastmittel hell
156. Wofür wird CT verwendet?
Morphologische Bildgebung (Formen/Strukturen)
Knochen: gut
Gefässe: gut
Gewebe, beschränkt (Mammographie ok)
Strahlenbelastung ist mittel-hoch
Psychische Belastung: mittel
157. Was ist CBCT?
Cone-Beam Computertomography
Die Erfassung erfolgt aus einem kegelförmigen Röntgenstrahl.
159. Was ist die Radon-Transformation?
Für die CT erforderliche Bildverarbeitung zur Herstellung von Teilprojektionen in ein CT-Bild.
160. Wie funktioniert die Radon-Transformation?
Um ein 2D Bilddatensatz wird über 180° die Pixel entlang der Projektions-Richtung summiert. Die Projektionen werden aneinandergereiht und es ergibt sich ein Sinogramm.
Die Rücktransformation macht aus dem Sinogramm wieder ein Bild.
161. Was ist bei Rekonstruktion der Radon-Transformation zu beachten?
Die Transformation ist eine kontiunierliche Trafo. Es werden nur endliche Projektionen erfasst, d.h. die Rekonstruktion ist nur eine Approximation des ursprünglichen Signals. Je mehr Projektionen desto besser die Bildqualität.
162. Wie funktioniert die Rekonstruktion von Radon-Transformation intuitiv?
Alle Projektionen werden in der Richtgung zu 2D Bildern verschmiert und aufsumiert.
Die Rekonstruktion ergibt jedoch ein unscharfes Bild.
163. Wie funktioniert die Rekonstruktion von Radon-Trafo tatsächlich?
Mithilfe von Hochpass-Filterung. Die Projektionsdaten müssen zuerst Hochpass-gefilter werden und dann mit dem intuitiven Ansatz «verschmiert» werden.
164. Was ist MRI?
Magnet-Resonanz-Imaging
MRI erzeugt 3D Schichtbilder mit hohen Weichteilkontrast.
165. Wie funktioniert MRI?
Basiert auf NMR-Effekt (Nuclear Megnetic Resonance). Es lassen sich drei grössen pro Voxel messen mit verschiedenen Material-Eigenschaften.
166. Welche Werte werden mit MRI gemessen?
M0 Magnetisierungsamplitude -> Protonendichte p
Mz Längs-Magnetisierung -> longitudinale Relaxationszeit
Mxy Quer-Magnetisierung -> transversale Relaxationszeit
167. Was ist das die Magnetisierungsamplitude?
Ein Überschuss an Kernen die Parallel stehen zum äusseren Magnetfeld B0 die wie ein Dipolmoment M0 wirken.
168. Was sind die Längs- und Quer-Magnetisierungen?
Längs: T1, Herstellung des thermischen Gleichgewichts, Magnetstärke wiederherstellen
Quer: T2, Dephasierung der Präzession, Richtungswiederherstellung
Die Prozesse sind unabhängig. T1>T2
