Die Computertomographie (CT) spielt eine Schlüsselrolle bei der Diagnose und Verlaufskontrolle zahlreicher Erkrankungen, geht allerdings auch mit der Strahlenexposition von Patienten und Patientinnen einher. Ein Hauptziel moderner CT-Technologien und klinischer Bildgebungsprotokolle besteht daher darin, ein optimales Gleichgewicht zwischen Strahlenexposition und angemessener Bildqualität für eine zuverlässige Diagnose zu erreichen. Phantome sind Referenzobjekte, die zu Testzwecken untersucht werden, um CT-Technologien und Bildgebungsverfahren zu überprüfen und zu verbessern. Phantome ermöglichen wiederholte CT-Aufnahmen, vermeiden die Strahlenexposition von Patienten und Patientinnen für Testzwecke und liefern eine bekannte Grundwahrheit zum Abgleich mit dem Scanergebnis. Derzeit besitzen Phantome häufig homogene Hintergrundstrukturen, wohingegen Patienten und Patientinnen anatomische Details und unterschiedliche Gewebestrukturen aufweisen. Es ist daher fraglich, inwieweit die Bewertung von CT-Aufnahmen mit homogenen Phantomen auf die klinische Bildgebung übertragen werden kann. Vor diesem Hintergrund wurde in der vorliegenden Arbeit der Einfluss der Phantomhintergrundstruktur auf die Bewertung von CT-Bildqualität in Niedrigkontrastdetektierbarkeitsexperimenten untersucht. Hierfür wurden zwei Halsphantome mit identischer Form und Größe verwendet, die sich durch ihre homogenen beziehungsweise anatomischen Hintergrundstrukturen unterschieden. Sieben Radiologen und Radiologinnen bewerteten die Detektierbarkeit von Niedrigkontrastläsionen. Darüber hinaus wurden Rauschparameter zwischen den beiden Phantomarten vergleichen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Detektion von Niedrigkontrastläsionen bei gleichem Läsionskontrast zu umliegenden Arealen in beiden Phantomarten signifikant durch anatomische Hintergrundstrukturen beeinträchtigt wird. Darüber hinaus wurde die Bewertung von Dosis und Bildrekonstruktionsverfahren durch Phantomeigenschaften beeinflusst und die Rauschunterdrückung durch iterative Rekonstruktion war abhängig von den im Phantom vorliegenden Hintergrundstrukturen. Zusammenfassend ergibt sich, dass Hintergrundstrukturen und anatomische Details von Phantomen die Bewertung von diagnostischer Bildqualität und Bildgebungstechnologien beeinflussen. Es ist davon auszugehen, dass die Aussagekraft von CT-Bewertungen für die klinische Bildgebung mit der Realitätsnähe der Untersuchungsumgebung zunimmt.
Computed tomography (CT) plays a key role for the diagnosis and follow up of many diseases but also involves the exposure of patients to ionizing radiation. A main goal of modern CT technologies and clinical imaging protocols is therefore to achieve an optimal balance between dose exposure and adequate image quality for a reliable diagnosis. Phantoms are reference objects that are scanned for test purposes to verify and improve CT technologies and imaging methods. Phantoms enable repeated CT scans without exposing patients to radiation and provide a ground truth for comparison with the scanner output. Phantoms frequently have a uniform background structure, whereas patients have anatomical details and tissue structures. It is therefore questionable to which extent CT assessment with uniform phantoms can be transferred to clinical imaging. This work investigated the influence of phantom background structure on CT assessment using the detectability of low-contrast lesions as an image quality parameter. Two neck phantoms of identical shape and with uniform and anatomical background structures were examined. Low-contrast detectability was assessed by seven radiologists. Additionally, noise metrics were compared between both phantom types. Results showed that lesion detection was significantly impaired by anatomical background structure in a comparison of lesions with identical contrast to surrounding structures. Moreover, assessment of dose and image reconstruction was influenced by the phantom type and the denoising power of iterative reconstruction was dependent on phantom background structure. In conclusion, phantom background structure and anatomical detail influence the evaluation of diagnostic image quality and imaging technologies. The validity of CT assessment for clinical imaging can be expected to increase as the experimental design becomes more realistic.
