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Grundprinzip der Tomografie: überlagerungsfreie tomographische Schnittbilder S1 und S2 im Gegensatz zum Projektionsbild P

Die Tomografie oder Tomographie (von altgriechisch τομή, tome ‚Schnitt‘ und γράφειν, graphein ‚schreiben‘) ist ein bildgebendes Verfahren, das die schichtweise Darstellung eines Objekts liefert. Unter dem Begriff werden verschiedene Aufnahmeverfahren zusammengefasst, die innere räumliche Strukturen eines Objektes ermitteln und in Form von Schnittbildern darstellen können. Synonyme Bezeichnungen sind Schnittbildverfahren oder Schichtaufnahmeverfahren, die Schnittbilder werden auch Schichtbilder oder Tomogramme genannt.

Ein Schnittbild gibt die inneren Strukturen so wieder, wie sie nach dem Aufschneiden des Objekts oder nach dem Herausschneiden einer dünnen Scheibe vorlägen. Man spricht hier von einer überlagerungsfreien Darstellung der entsprechenden Objektschicht – im Unterschied zu Projektionsverfahren wie etwa der gewöhnlichen Röntgenuntersuchung, bei der sich alle Strukturen überlagern, die im Strahlengang hintereinander liegen. Dieser Unterschied wird in der nebenstehenden Abbildung mit zwei tomografischer Schnittbildern (S1 und S2) und einem Projektionsbild (P) des gleichen Volumens illustriert.

Tomografische Methoden können eine einzelne Schicht aufnehmen oder größere Volumina, die dann beispielsweise als Serie paralleler Schnittbilder dargestellt werden können. Auch Methoden, die jeweils einzelne Schichten aufnehmen, können für die Aufnahme dreidimensionaler Datensätze eingesetzt werden, indem das Objekt in einer Serie paralleler Querschnittbilder abgetastet wird.

Tomografische Verfahren sind besonders in der medizinischen Bildgebung von großer Bedeutung, aber auch einige Verfahren der Geowissenschaften, der Physik, der Paläontologie oder der Materialwissenschaften lassen sich unter die tomografischen Methoden einordnen.

Verfahren in der MedizinBearbeiten

In der Medizin sind besonders folgende tomografische Verfahren von Bedeutung:

Die Grundlagen zur Tomografie in der Medizin in Form der „klassischen“ Röntgentomografie entwickelte der Radiologe Alessandro Vallebona 1930 in Genua.

Der Unterschied zwischen der überlagerungsfreien Darstellung in der medizinischen Tomografie und einer Projektionsabbildung ist in den nachfolgenden Abbildungen illustriert. In Projektionsverfahren wie der Radiografie (gewöhnliche Röntgenuntersuchung) wird ein Schattenbild aufgenommen, auf dem sich mehrere Strukturen überlagern, wenn sie im Strahlengang hintereinander liegen. Beispielsweise überlagern beim konventionellen Röntgenbild die Weichteile der vorderen und hinteren Brustwand und die knöchernen Strukturen des Thorax die Lungenstrukturen. Dies würde die Diagnose eines Lungentumors (z. B. Bronchialkarzinom) erschweren. Jedes CT- oder MRT-Schnittbild vom Thorax zeigt dagegen nur eine 0,5 bis 10 mm dicke Schicht, die praktisch überlagerungsfrei ist.

Jedes Pixel in einem Schnittbild entspricht einem Volumenelement (Voxel) des gesamten dreidimensionalen Datensatzes. Die Höhe des Voxels entspricht dabei der Schichtdicke. In der Nachbearbeitung lassen sich aus den Voxeln beispielsweise beliebig im Raum angeordnete Schichtbilder (multiplanare Rekonstruktion, MPR), geschichtete (Subvolumen-)Maximumintensitätsprojektionen (MIPs) oder dreidimensionale Bilder des untersuchten Objekts (Volumenrendering) errechnen.

Verfahren in den GeowissenschaftenBearbeiten

In anderen Gebieten der zerstörungsfreien Untersuchung werden ähnliche Verfahren angewandt, die nach vergleichbaren mathematischen Inversionsmethoden arbeiten. Diese sind:

Verfahren in der PhysikBearbeiten

Weitere tomografische VerfahrenBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Ralf Habel, Michael Kudenov, Michael Wimmer: Practical Spectral Photography

WeblinksBearbeiten

  Commons: Tomografie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Tomografie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen