Radiologische Analyse des Knochens - Bestimmung der Mineralkonzentration (Quantitative physikalische Untersuchungsmethoden)

7 Analyse und Diskussion der Literatur zum Thema Messabweichungen (S. 181-182)

Die in den vorangegangenen Kapiteln behandelte Anzahl von Messabweichungen, die das Messergebnis verändern, sind nicht vollständig. Es ist schwierig genug, neue Messverfahren zu entwickeln. Weitaus schwieriger ist es, die versteckten, nicht ohne weiteres erkennbaren Möglichkeiten für Messabweichungen aufzufinden. Besonders schwierig ist es, diese mathematisch zu beschreiben. Zum Verständnis der physikalischen Zusammenhänge und Hintergründe ist dies eine Notwendigkeit.

Deshalb wird es ganz allgemein als ausreichend angesehen, wenn die Größenordnung der möglichen Messabweichungen in ihren verschiedenen Ursachen erfasst werden kann. Bei der theoretischen Beschreibung physikalischer Zusammenhänge und bei der Messung physikalischer Größen überrascht es immer wieder, wie schwer Resultate mit der erwarteten Genauigkeit erlangt werden können. Aus der Tatsache, dass bei der theoretischen Berechnung nicht auffallt, wie die theoretischen Vorstellungen sich von der Realität unterscheiden, oder bei den Messungen Abweichungen (aus welchem Grund auch immer) nicht erkannt werden, kann nicht geschlossen werden, dass diese Abweichungen nicht existieren.

Daher gilt bei denjenigen, die beruflich mit der Messtechnik zu tun haben zum Schütze vor Überheblichkeit bei der Beurteilung ihrer Messwerte der Satz: "Wer misst, misst Mist". In übertragenem Sinne bedeutet es, dass jedes Messgerät beim Messen stets etwas anzeigt, selbst dann, wenn es nicht in Ordnung ist. Nur was es mit welcher Messabweichung anzeigt, muss in vernünftigen Zeitabständen nachgeprüft werden, zum Beispiel die radiologische Messung der Mineralkonzentration der spongiösen Knochen durch die chemische Analyse der Proben. Jeder Pixel der Tomogrammebenen der CT gibt einen Grauwert wieder, der einen Messwert für den Volumenschwächungskoeffizienten an der durch den Pixel repräsentierten Stelle im Körper des Patienten darstellt. Es wird davon ausgegangen, dass eine echte Messung als Mittelwert im Pixelvolumen vorliegt.

So wie beim Thermometer durch zwei Fixpunkte, schmelzendes Eis 0°C und siedendes Wasser 100 °C die Temperaturskala linear festgelegt ist, so sind auch die Hounsfield-Einheiten der CT durch Luft -1000 HU und Wasser ± 0 HU festgelegt und es wird die Skala als linear angesehen, unabhängig von der durch die Schichtdicke der durchstrahlten Körperebene bedingten effektiven Strahlenhärte. Warum bedarf es bei der Messung der Mineralkonzentration noch eines Referenzsystems, wenn alles so eindeutig festgelegt ist? Bei der Temperaturmessung wird doch auch kein Referenzsystem benötigt!

Die CT-Darstellungen der spongiösen Strukturen im Wirbelkörper zeigen für die einzelnen Pixelvolumen sehr große Schwankungen der Hounsfield-Werte. Die Rechenvorschriften zur Bestimmung der Pixelwerte mit dem Ziel, die Strukturen in der Tomogrammebene durch subjektive Bildverbesserungen deutlich hervorzuheben, vergrößern im spongiösen Knochen die Unterschiede in den Hounsfield-Werten für die einzelnen Pixel. Sie stehen damit in Konkurrenz zur Richtigkeit der Werte und erhöhen damit die Messabweichungen bei der Bestimmung der Mineralkonzentration. Auffallend ist auch, dass das Referenzsystem im CT-Bild nicht die gleichen Strukturen im Volumen aufweist wie der spongiöse Knochen.

Daraus ergibt sich, dass bei der Errechnung der Pixelwerte die Werte Referenzsystem - Wirbelkörper unterschiedlich behandelt werden. Dies ist eine weitere Ursachen für Messabweichungen. Dieses Beispiel zeigt, was alles in die Messung mit einfließen kann und wie schwer es ist, zu definieren, was der Messwert aussagt. Zu diesen wissenschaftlichen Problemen kommen bei der Aussage über Sicherheit und Genauigkeit der Messwerte noch menschliche Probleme hinzu.