Copyright: CSI-Tool ® 2005-2012 Christoph Jacoby


Inhalt
Hilfe zum CSI-Tool

Dieses Programm dient der Auswertung von BRUKER-CSI-Datensätzen und stellt somit eine Ergänzung zur CSI-Visualization-Funktion der BRUKER-ParaVision®-Software dar, mit der die Daten nach erfolgter Rekonstruktion lediglich angesehen werden können. Es folgt eine genaue Beschreibung der Funktionen des CSI-Tools, die wie folgt gegliedert ist:

Inhalt:

Programmoberfläche

Einladen der BRUKER-Datensätze

Graphische Anzeigen

Einstellungen und Funktionen für Referenzscans

Einstellungen und Funktionen für CSI-Scans

3D-CSI-Datensätze

Auswertefunktionen

Phasenkorrektur

Integration von Spektren

Erstellung von Maps

Algebrafunktion

Bestimmung des Signal-Rausch-Verhältnisses

Intensitätsprofile

Datensätze überlagern

Skalierungsfunktionen

Optionen

- For English users: Sorry, currently only a German version of this help file exists.

- In vielen Fällen steht über die F1-Taste eine kontextbezogene Hilfe zur Verfügung.

- Kontakt: Christoph.Jacoby@uni-duesseldorf.de

- Version 1.9 (Februar 2012)


Pilot
Einstellungen und Funktionen für Referenzscans

 1. Typ: Hier wird angezeigt, ob Rohdaten ('fid') oder bereits rekonstruierter Datensatz ('2dseq') eingelesen wurde.

 2. Zerofilling: Zerofilling entweder durch Verdopplung der Punkte in beiden Richtungen oder so, daß die resultierende Matrix immer quadratisch ist und die Pixelzahl in beiden Richtungen einer Zweierpotenz entspricht (Einstellung unter 'Optionen|Pilotscan').

 3. x<->y: Anzeige des transponierten Bildes.

 4. x-/y-Shift: Im Falle von spektral bedingten Bildverschiebungen (Chemical Shift) läßt sich der Referenzscan zur besseren Übereinstimmung mit dem CSI-Scan verschieben. Die Schrittweite ist unter 'Optionen|Pilotscan' definiert.

 5. Schicht: Bei Multislice-Datensätzen kann man mit diesem Feld die verschiedenen Schichtbilder anwählen. Die Position der aktuell gewählten Schicht (Isodistance) wird dabei unterhalb des Bildes angezeigt und kann mit der Position des CSI-Scans (unterhalb des CSI-Fensters) verglichen werden.

 6. Laden: Ermöglicht Einladen eines neuen Referenzscans (siehe auch hier).

 7. S/N: Bestimmung von Intensitäten und Signal-Rausch-Verhältnissen für den Referenzscan (Näheres siehe hier).

 8. Profil: Bestimmung von Intensitätsprofilen für den Referenzscan (Näheres siehe hier).

 9. Skalierungsoptionen: Einstellung von Helligkeit und Kontrast über Schieberegler. Mit 'Reset' wird auf die Startwerte zurückgesetzt.


Grafiken
Graphische Anzeigen

Den größten Bereich der Programmoberfläche nehmen die Anzeigen der rekonstruierten Datensätze ein, die bei Programmstart geladen werden. Wie im Bild unten zu sehen wird auf der linken Seite der Pilot-/Referenzscan angezeigt, während rechts eine Übersicht über alle Spektren des CSI-Datensatzes dargestellt ist. Der Cursor kann mit der Maus über den Referenzscan innerhalb des durch die räumliche Auflösung des CSI-Scans definierten Gitters (grün) bewegt werden. Standardmäßig wird dasselbe Gitter auch im CSI-Bereich dargestellt; wie in der Abbildung geschehen läßt es sich aber auch ausblenden, was die Übersicht für eine große Anzahl an Spektren erhöhen kann. Des weiteren kann ein Cursor angeschaltet werden, mit dem sich die aktuelle Position innerhalb der CSI-Übersicht im Falle einer hohen Pixelzahl besser verfolgen läßt als durch das Einfärben des entsprechenden Einzelspektrums allein. Die Koordinaten des aktuell ausgewählten Pixels werden unten links angezeigt.

Im oberen Bereich findet man die absoluten Pfade der Scans sowie Tasten, mit denen sich Listen der zuletzt eingeladenen Scans ('Liste') bzw. über die Informationen zum aktuellen Datensatz angezeigt werden können ('i'). In diesen Scaninfos (s.u.) ist die Akquisitionsmatrix enthalten, während die Anzeige unterhalb der Scangraphen die Pixel nach der Rekonstruktion wiedergeben. Die Pixelzahlen rechts unterhalb des CSI-Scans entsprechen also der Gitterdarstellung im Referenzscan. Mit Hilfe der Positionsanzeigen unterhalb der Scans kann sichergestellt werden, daß Referenz- und CSI-Scans aus derselben Schicht stammen.

Für jeden Quadranten, eindeutig definiert durch die Pixel_x-Pixel_y-Kombination, existiert ein CSI-Spektrum. Jedes einzelne dieser Spektren kann mit dem Cursor ausgewählt werden, und seine Anzeige erfolgt im Fenster 'AKTUELL' (siehe Bild unten). Dieser Graph kann mit Hilfe der Auswertefunktionen analysiert werden. Im sogenannten 'Clipboard' kann das aktuelle Spektrum gespeichert werden und zum Vergleich mit anderen Spektren genutzt werden (Anzeige mit Hilfe von 'Überlagern').

Neben dem aktuell ausgewählten läßt sich im Feld darunter ein Summenspektrum darstellen. Für jedes Spektrum, das hinzuaddiert werden soll, bewegt man den Cursor (im Referenzscan) auf die entsprechende Position und betätigt die 'Addieren'-Taste auf der rechten Seite. Alle bereits addierten Spektren werden in dem Listenfeld dargestellt, aus denen einzelne Einträge auch wieder gelöscht werden kann. Schließlich existiert eine Exportfunktion, mit der das Summenspektrum als ASCII-Datei gespeichert werden kann. Für 'Glätten'>1 wird das Summenspektrum geglättet, indem jeweils der Mittelwert über die dort eingestellte Punktzahl ermittelt wird. Folglich fließen die (N-1)/2 Nachbarn auf beiden Seiten eines Punktes in dessen geglätteten Wert ein (symmetrisch funktioniert dies natürlich nur für ungerade Werte!).

Scaninfo-Fenster:

Die meisten in den Scaninfo-Fenstern angegebenen Größen sind selbsterklärend, so daß hier nur einige wenige angesprochen werden.

1) Infofenster zum Referenzscan:

'Matrix': Hierbei handelt es sich um die Größe der Originalmatrix; die Größe nach Rekonstruktion wird rechts unter dem Bild angezeigt.

'Att0': Es wird lediglich die Abschwächung des ersten Pulses angegeben, auch wenn mehrere verschiedene RF-Pulse in der Sequenz verwendet werden.

'Isodistance': Der hier angegebene Wert entspricht der Zentralposition des gesamten Packages. Sind mehrere Packages definiert, so wird nur die Position des ersten wiedergegeben.

'Readout orientation(s)': Entsprechend der Schichtanzahl sind hier die Ausleserichtungen aufgeführt, wobei sich x (horizontal) und y (vertikal) auf das dargestellte Bild beziehen, d.h. bei Transponieren des Bildes (mit 'x<->y') werden diese entsprechend angepaßt.

2) Infofenster zum CSI-Scan:

'Matrix': Der erste Wert beschreibt die Anzahl der Punkte in den Spektren, die anderen beiden definieren die räumliche Matrix (Phasenkodierrichtungen P1 und P2).

'Max. Average': Im allgemeinen wird bei CSI-Methoden eine gewichtete Mittelung verwendet. Angegeben ist hier der Wert der maximalen Wichtung im k-Raum-Zentrum.

'Transposed/Not transposed': Bei 'Transposed' sind die Phasenkodierrichtungen P1 und P2 vertauscht. Für den Anwender ist dies allerdings ohne größere Bedeutung.


CSI
Einstellungen und Funktionen für CSI-Scans

 1. Typ: Hier wird angezeigt, ob Rohdaten ('fid') oder ein bereits rekonstruierter CSI-Datensatz ('2dseq') eingelesen wurde.

 2. Ausgabetyp: Für FIDs gibt es die Möglichkeit, verschiedene Ausgabetypen auszuwählen: Betrag (Magnitude), Realteil oder Imaginärteil. Wird 'Realteil' ausgewählt, so ist die Phasenkorrekturfunktion in der Funktionsleiste aktiv.

 3. Spektrales Zerofilling: Zerofilling auf die nächsthöhere Zweierpotenz zur Erhöhung der Punktzahl der einzelnen Spektren.

 4. Exponentialfenster: Durch Multiplikation des FIDs mit einer Exponentialfunktion kann dessen Abklingverhalten geglättet werden. Mittels Fouriertransformation führt dies zu einer Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses im Spektrum bei gleichzeitiger Linienverbreiterung. Die Linienbreite ist durch die Dämpfung der e-Funktion gegeben und kann als Parameter (in Hz) vorgegeben werden.

 5. Räumliches Zerofilling: Es erfolgt ein Zerofilling auf die nächsthöhere Zweierpotenz. Die Größe der Ausgabematrix definiert die Anzahl der rekonstruierten CSI-Spektren sowie das Gitter, das Referenz- bzw. CSI-Graphen überlagert ist.

 6. Räumliches Fenster: So wie die Exponentialfunktion zu einer Glättung der spektralen Komponente führt, so lassen sich sogenannte Fensterfunktionen für eine räumliche Mittelung verwenden. Wie bereits durch die Wichtung innerhalb des k-Raums während der Datenakquisition erreicht man durch eine "Überhöhung" der zentralen Bereiche eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses, allerdings unter Verlust der Auflösung bzw. Bildschärfe. Beim Post-Processing wird die Rohdatenmatrix mit einer sogenannten Fensterfunktion multipliziert, was nach der Fouriertransformation zum beschriebenen Effekt führt. Die folgende Abbildung zeigt die zweidimensionale Verteilung für das sogenannte "Hanningfenster" und daneben die Anwendung auf einen CSI-Datensatz im Vergleich zur Rekonstruktion ohne Fensterfunktion. Das Signal, das sich im mittleren Bild bestenfalls erahnen läßt, ist auf der rechten Seite eindeutig zu erkennen.

Im Kasten am Ende dieser Seite sind die zur Verfügung stehenden Fensterfunktionen beschrieben.

 7. Gitter an/aus: Das durch die räumliche Matrix des CSI-Datensatzes definierte Raster ist standardmäßig als Gitter über die Graphen gelegt. Im CSI-Bereich läßt es sich aus Übersichtsgründen abschalten.

 8. Cursor an/aus: Für eine große CSI-Matrix, d.h. eine große Anzahl an Spektren, läßt sich die aktuelle Cursorposition innerhalb der CSI-Übersicht gegebenenfalls schwer identifizieren. In diesem Fall kann ein zusätzlicher Cursor angezeigt werden, der die Bewegungen des Navigationscursors (Referenzscan) in den CSI-Bereich projiziert.

 9. Skalieren: Sobald man die Maus über die CSI-Spektrenübersicht bewegt, nimmt der Mauszeiger die Gestalt einer Lupe an, d.h., es besteht die Möglichkeit zu zoomen. Um zurück zum Übersichtsbild zu gelangen, benutzen Sie diese Taste.

10. Speichern: Wurden mehrere FIDs aufsummiert, so läßt sich der resultierende FID mit dieser Funktion abspeichern. Dazu wird im Verzeichnis des zuletzt geladenen FIDs ein Unterverzeichnis FID_SUM angelegt, in das die neue Datei, zusammen mit einer Kopie der acqp-Datei (ebenfalls des zuletztgeladenen Scans), abgelegt wird. Dies reicht aus, um den neuen FID rekonstruieren zu können. Beim Speichern von 2dseq-Dateien wird ein neues Verzeichnis unter \pdata des zuletztgeladenen Scans angelegt. Neben der 2dseq-Datei wird eine Kopie der reco-Datei aus \pdata\1 angelegt, korrigiert mit Hilfe der aktuellen spektralen und räumlichen Matrixdimensionen. Die Verzeichnisse werden bei Mehrfachspeicherungen mit 1a, 1b, usw. bezeichnet.

11. Laden: Ermöglicht Einladen eines neuen CSI-Scans (siehe auch hier). Ist 'Addieren' aktiv, so wird der Scan zum aktuellen hinzuaddiert. Dies funktioniert natürlich nur, wenn die Matrizen der Datensätze gleich dimensioniert sind; weiterhin ist nur die Addition von Datensätzen gleichen Typs ('fid' bzw. '2dseq') möglich.

12. Überlagern: Hier können Referenzscan und CSI-Spektren zusammen dargestellt werden (Näheres siehe hier).

13. Schicht: Neuerdings ist auch das Einlesen von 3D-CSI-Datensätzen (mit 3 räumlichen Dimensionen!) möglich. Nur in einem solchen Fall ist der oben rot eingekreiste Schalter sichtbar, mit dem zwischen den Schichten gewechselt werden kann (Näheres siehe hier).

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Overlay
Bilder überlagern

Für die Überlagerung zweier Bilder gibt es prinzipiell zwei Modi: Die Überlagerung von Referenz- und CSI-Scans sowie von Referenzscan und Map.

1. Überlagerung von Referenz- und CSI-Scan

Diese Funktion wird vom Hauptfenster aus aufgerufen. Dabei wird ein Fenster geöffnet, in dem der Referenzscan dargestellt ist, dem sämtliche CSI-Spektren entsprechend ihrer räumlichen Verteilung überlagert sind. Es existieren folgende Funktionen:

1) Die Farbe der Spektren kann ausgewählt werden.

2) Helligkeit und Kontrast für den Referenzscan sind regulierbar.

3) Im Falle von spektral bedingten Bildverschiebungen (Chemical Shift) läßt sich der Referenzscan zur besseren Übereinstimmung mit dem CSI-Scan mit den Tasten x-Shift und y-Shift verschieben. Ein korrektes Vorgehen liegt dabei in der Verantwortung des Anwenders.

4) Das angezeigte Bild kann gespeichert werden. Dabei wird das Grafikformat durch die entsprechende Einstellung (rechts unten) definiert.

2. Überlagerung von Referenzscan und Map

Aus dem Mapfenster kann über die Taste 'Überlagern' das unten dargestellte Fenster geöffnet werden, in dem die Map dem Referenzscan überlagert wurde. Dabei wird nur ein über die Schieberegler auf der rechten Seite ('Überlagerung') definiertes Intervall des Maps abgebildet, während die Pixel außerhalb dieses Bereichs transparent dargestellt werden, wodurch an diesen Stellen das darunterliegende Referenzbild sichtbar ist. Die Schwellen sind in Prozent, bezogen auf eine 8-Bit-Skala, angegeben (somit entsprechen 0% dem Wert 0 und 100% dem Wert 255). Der Intensitätsbereich des Bildes hängt dabei sowohl von der Skalierungseinstellung im Mapfenster ('Skalierungsmodus') als auch von der Glättung (s.u.) ab.

Helligkeit und Kontrast sind für Referenzscan und Map getrennt regelbar. Für den Pilotscan existiert wiederum eine Shiftfunktion (s.o.). Für die Map kann zwischen den Lookup-Tabellen (LUTs) Hotiron und Gray gewählt werden. Letztere ist dann nützlich, wenn man die Map analog zur Referenz in Grautönen darstellen will. Die übrigen Parameter im Bereich 'Map' beziehen sich auf die Glättungsfunktion, die weiter unten beschrieben wird. Das angezeigte Bild kann in dem durch den gleichnamigen Parameter definierten Grafikformat gespeichert werden.

Parameter 'Direkt': Das Speichern von Pilotscan und Map ist zwar vom Mapfenster aus möglich, doch ist es sicherlich vorteilhaft, diese Bilder mit exakt denselben Helligkeits- und Kontrasteinstellungen zu speichern wie im überlagerten Bild. Daher kann man nach sorgfältiger Optimierung dieser Parameter hintereinander die Einzelbilder sowie das Überlagerungsbild speichern. Um die einzelnen Bilder schnell darzustellen, wurde die Funktion 'Direkt' integriert, die die Schwellenparameter und die LUT direkt auf die entsprechenden Werte setzt. Die einzelnen Einstellungen lauten:

1) 'Overlay': So wird der Modus bezeichnet, in dem die Map im durch die Schwellenregler definierten Intervall und ansonsten das Referenzbild dargestellt ist. Wird eine andere Einstellung gewählt, so werden bei Zurückstellen auf 'Overlay' die ursprünglichen Schwellen wiederhergestellt.

2) 'Ref': Nur Referenzbild, d.h. beide Schwellenregler werden auf 0% gesetzt.

3) 'Map_H': Nur Map, d.h. die Schwellenregler werden auf 0 sowie 100% und die LUT auf Hotiron gesetzt

4) 'Map_G': Gegebenfalls ist es auch gewünscht, die reine Map in Grautönen darzustellen. Dazu wird hier die LUT auf Gray gesetzt (sonst wie unter 3).

Glättungsfunktion:

Mit Hilfe dieser Funktion läßt sich die Map im Überlappungsbild geglättet darstellen bzw. abspeichern. Es sei darauf hingewiesen, daß die ohne Glättung abgebildete Pixelstruktur der Map deren wahre Auflösung (die der räumlichen Matrix des CSI-Datensatzes) widerspiegelt. Insofern erhält man durch Anwendung dieser Funktion ein optisch verbessertes aber der Realität nicht hundertprozentig entsprechendes Bild. Unterhalb des Schwellenreglers kann definiert werden, ob die Berechnung des Überlagerungsbildes vor oder nach der Glättung durchgeführt werden soll. Im ersten Fall werden dieselben Mapanteile dargestellt wie im ungeglätteten Bild, jedoch in geglätteter Form (vgl. Abbildung unten, a und b). Im zweiten Fall erreicht man zusätzlich eine Glättung der Kanten (c), also auch hier eine Veränderung der originären Pixelstruktur.

Bei Öffnung des Fensters ist die Glättungsfunktion automatisch deaktiviert (Schalter 'Glätten'). Die weiteren Parameter entsprechen den zuletzt verwendeten und definieren den Filtertyp sowie die Größe der zur Glättung verwendeten Matrix. Letztere definiert das Fenster, das sukzessive über das Bild geschoben wird und dessen Größe die Anzahl der in den Glättungsprozeß einbezogenen Nachbarpixel. Da das Resultat auf das zentrale Pixel des Fensters abgebildet wird, muß der Wert von 'Matrix' ungerade sein. Es sei bemerkt, daß sich die Zahlen auf das dargestellte Überlagerungsbild beziehen, das immer 512x512 Pixel groß ist. Bei einer Mapgröße von z.B. 64x64 setzt sich jedes Mappixel also aus 64 Bildpixeln zusammen, so daß in diesem Fall mit einer Matrixgröße von 3 (3x3) nur eine geringe Wirkung erzielt würde. Man beachte, daß die Rechenzeit mit zunehmender Matrixgröße erheblich ansteigen kann.

Als 'Filtertyp' stehen im Moment 'Mittelung' und 'Gauß' zur Verfügung, wobei im ersten Fall eine gleichmäßige Wichtung aller Elemente des o.g. Fensters verwendet, während bei Wahl einer Gaußverteilung das Gewicht mit zunehmenden Abstand vom Zentralpixel abnimmt.


Screenshot

Klicken Sie auf den gewünschten Bereich, um Hilfe zu erhalten:


Datensätze
Einladen der BRUKER-Datensätze

Bei Starten des Programms müssen ein Referenz- sowie ein CSI-Scan ausgewählt werden, wobei sowohl Rohdaten (fid) als auch bereits rekonstruierte Scans (2dseq) geladen werden können. Die Rekonstruktionsoptionen wie die Verwendung von Zerofilling oder Fensterfunktionen sind natürlich nur im fid-Modus möglich. Um Probleme zu vermeiden, sollten die Datensätze in der originalen BRUKER-Verzeichnisstruktur vorliegen. In jedem Fall wird im fid-Modus die acqp-Datei bzw. im 2dseq-Modus die reco-Datei benötigt.

Bei der Programminstallation wurde ein Testdatensatz in das Verzeichnis <INSTALLDIR>\Data\Test_Dataset kopiert (siehe Infodatei), mit dem die einzelnen Funktionen getestet werden können.

Sollte der Ladevorgang bei Programmstart abgebrochen werden, so öffnet sich automatisch das Scanübersichtsfenster (siehe unten), mit dessen Hilfe man ebenfalls Scans einladen kann. Mit der Option 'Bei Programmstart immer Scanliste zeigen' (unter 'Optionen|Pilotscan' bzw. 'Optionen|CSI-Scan') kann man das Programm automatisch mit dem Scanübersichtsfenster starten lassen. Wenn zu Beginn keine gültigen Scans eingelesen werden, folgt ein Programmabbruch. Neue Scans können jederzeit mit den 'Laden'-Tasten auf der Programmoberfläche eingeladen werden. Weiterhin können über die 'Liste'-Tasten (neben den Pfadangaben) die zuletzt aufgerufenen Datensätze schnell erneut eingeladen werden (siehe hier).

Fenster 'Scanübersicht':

Angezeigt werden folgende Scanparameter:

 1) 'Nr': Scannummer, unter der der Scan in ParaVision® abgelegt ist bzw. im dortigen 'Scan Control'-Fenster erscheint (es handelt sich hier also NICHT um eine simple Lfd.-Nummer).

 2) 'Methode': BRUKER-Name der verwendeten Pulssequenz.

 3) 'Scantyp': Zuordnung des Scans unter Angabe der Dimension (als Referenz sind momentan nur 2D-Datensätze zugelassen; 3D-Daten lassen sich aber als 2dseq-Dateien über den Öffnen-Dialog einladen, wo sie quasi als Multislicedatensätze interpretiert werden), ob es sich um einen CSI-Scan handelt bzw. ob ein Multislicedatensatz oder verschiedene Packages (z.B. beim 'Orthoscan') vorliegen.

 4) 'Schichten': Gesamtzahl der Schichten aus allen Packages.

 5) 'Matrix': Wird angegeben in der Form: Readout x PhaseEncoding1 [x PhaseEncoding2], wobei die Readout-Richtung bei CSI-Datensätzen der spektralen Komponente entspricht.

 6) 'FOV': Sichtfeld, dessen Dimension bei CSI-Datensätzen wegen des Wegfalls der spektralen Komponente geringer als die der 'Matrix' ist.

 7) 'Nuc': Untersuchter Kern.

 8) 'TE': Echozeit. Bei Multiechosequenzen wie MSME wird die erste Echozeit angegeben. Bei RARE-Sequenzen entspricht der Wert einer effektiven Echozeit.

 9) 'TR': Repetitionszeit.

10) 'Att0': Abschwächung des Anregungspulses.

11) 'TH': Schichtdicke.

12) 'Isodist': Position des Isocenters eines Packages in Schichtselektionsrichtung. Bei mehreren Packages wird nur der erste Wert angegeben.

13) 'NoAv': Anzahl der aufaddierten Scans (Mittelungen). Bei k-Space-gewichteten CSI-Scans wird der Maximalwert (für kx=ky=0) angegeben.

14) 'Status': Zustand des Scans: 'New', 'Ready', 'Progress' oder 'Completed'. Eingeladen können Scans, die sich in einem der beiden letztgenannten Zustände befinden.

Folgende Funktionen stehen zur Verfügung:

1) 'Wählen': Ist ein gültiger Scan markiert, d.h., ein 2D-Scan als Referenz oder ein CSI-Scan, der den Status 'Completed' oder 'Not reconstructed' aufweist, kann er von hier aus eingeladen werden. Das Auswählen kann auch durch Doppelclick auf die entsprechende Zeile erfolgen.

2) 'Studie laden': Mit dieser Taste kann ein anderer Datensatz bzw. die in ihm enthaltenen Scans angezeigt werden. Zu diesem Zweck öffnet sich ein Fenster, in dem alle Datensätze (Studien) im bezüglich des zuletzt geladenen Scans übergeordneten Verzeichnis angezeigt werden (siehe Abbildung unten).

3) 'Studie Pilotscan': Normalerweise bezieht sich die Scananzeige auf den Datensatz, aus dem der zuletzt gewählte CSI-Scan stammt. Diese Taste beschleunigt den Wechsel zum aktuellen Pilotdatensatz, z.B. zur schnelleren Auswahl eines zugehörigen CSI-Scans.

Fenster 'Studienliste':

Angezeigt werden alle Studien innerhalb eines übergeordneten Verzeichnisses nach Datum (vom neuesten zum ältesten) oder Dateiname geordnet. Über den Browse-Button neben der Pfadanzeige läßt sich dieses übergeordnete Verzeichnis neu wählen. Die Anzeige erfolgt in der Form

<Datensatzname>: <Patient> / <Studie> / <Datum>

Das Datum entspricht dabei dem Zeitpunkt der Datensatzerzeugung und wird nicht aus dem Dateidatum ermittelt, das sich bei Kopiervorgängen meist ändert. Per Doppelclick oder mit Hilfe der 'Auswählen'-Taste kann der entsprechende Datensatz gewählt werden. Rechts von der Liste kann man auswählen, ob nach Datum oder Dateiname geordnet werden soll. Weiterhin befindet sich dort ein Textfeld ('Filter'), mit dessen Hilfe man die Größe der Liste reduzieren kann. Die Taste am rechten Rand des Feldes dient dabei dem beschleunigten Löschen des Textes. Angezeigt werden nur diejenigen Datensätze, die den eingegebenen Text enthalten, wobei Groß- und Kleinschreibung nicht berücksichtigt werden. Die Anzahl der in der Liste aufgeführten Datensätze ist zusätzlich angegeben ('Treffer').

'Liste'-Tasten:

Die 'Liste'-Tasten befinden sich oberhalb der graphischen Anzeigen für Referenz- und CSI-Scans. Für jeden dieser Typen wird bei Betätigung der entsprechenden Taste eine Liste mit den zuletzt geladenen Datensätzen angezeigt, wobei der aktuelle Datensatz herausgefiltert wurde und die Reihenfolge durch diejenige der Verwendung gegeben ist (zuletzt verwendete Datei steht oben). Die Auflistung erfolgt userspezifisch, so daß man nur die selbst verwendeten Scans sieht. Durch Doppelclicken kann ein Scan ausgewählt werden.

Vorsicht: Die Historie für Referenz- und CSI-Scans wird in einer Datei gespeichert, so daß die Funktion 'Liste leeren' sich auf beide Listen auswirkt!


Funktionen
Auswertefunktionen

Auf der linken Seite der Programmoberfläche befindet sich die dargestellte Leiste, die folgende Funktionen zur Verfügung stellt:

  1. 	S/N: Berechnung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, nachdem mit den Cursorn ein Basislinienbereich definiert wurde.

  2. 	Hz/ppm: Umschalten der Abszissenskalierung zwischen Hz und ppm.

  3. 	FWHM: Berechnung der Halbwertsbreite.

  4. Phase: Wurde als Ausgabetyp 'Realteil' gewählt, so können die Spektren phasenkorrigiert werden (siehe auch Phasenkorrektur).

  5. 	Cursor: Hilfscursor mit Positions- und Abstandsanzeige.

  6. 	Norm: Normalisierung der Spektren auf ein y-Intervall [0;1], wobei die globalen Extrema verwendet werden.

  7. 	Int: Berechnung eines Einzelintegrals nach Definition des Bereichs. Das Ergebnis wird in einer Dialogbox ausgegeben und zusätzlich ins Clipboard kopiert.

  8. 	IntList: Mehrfachintegration (siehe auch Spektrenintegration).

  9. 	IntAll: Integration aller Spektren unter Verwendung identischer Intervalle (siehe auch Spektrenintegration).

10.	Map: Erstellen von Integralmaps (siehe auch Integralmaps).

11. 	Calib: Setzen eines Bezugspunktes auf der x-Achse.

12. 	Max: Auffinden der Maximalintensität innerhalb eines definierten Frequenzbereichs.

13. 	Punkte/Linie: Umschalten der Darstellung zwischen Einzelpunkten und interpoliertem Graphen.


Skalierung
Skalierungsfunktionen

  1. <>: Spektrum strecken.

  2. ><: Spektrum stauchen.

  3. <: Nach links verschieben.

  4. >: Nach rechts verschieben.

  5. |<: Zum linken Rand.

  6. >|: Zum rechten Rand.

  7. <->: x-Richtung ändern.

  8. |--|: Gesamten x-Bereich darstellen.

  9. *2: y hochskalieren.

10. /2: y herunterskalieren.

11. rel: y-Bereich auf globale Extrema skalieren.

12. I: Gesamten y-Bereich des aktuellen Spektrums darstellen.

Alle Funktionen, die die x-Skalierung betreffen, wirken sich auch auf das Summenspektrum aus.


Integration von Spektren

1. Allgemeines

Für die Integration ist die Wahl der für den Zweck am besten geeigneten Optionen (unter 'Optionen|Allgemeines') 'Basislinie bei Integration', 'Basislinienpunkte' und 'Globale Offsets verwenden' wichtig, die unten beschrieben werden. Weiterhin kann mit 'Export von Integralen' gewählt werden, ob die Integralwerte im Textformat exportiert werden oder ob sich Microsoft Excel öffnet und die Daten in die Tabelle eingetragen werden.

Bei allen Integrationsmodi besteht die Möglichkeit, mit dem Cursor innerhalb des Referenzscans zwischen den Spektren des CSI-Datensatzes zu wechseln. Darüber hinaus sind sämtliche Skalierungsfunktionen verfügbar.

Basislinienpunkte (N in Abbildung unten):

Anzahl der Punkte, über die auf beiden Seiten gemittelt wird, um die Basislinie zu ermitteln (nur von Bedeutung, falls für 'Basislinie bei Integration' nicht 'keine' gewählt wurde).

Basislinie bei Integration (siehe Abbildung unten):

1) 'keine': Integration bis zum Nullpunkt.

2) 'konstant': Integration mit konstantem Offset, der das Minimum der auf beiden Seiten gemittelten Basislinienwerte darstellt.

3) 'Gerade subtrahieren': Verwendung einer Basislinienkorrektur mittels einer Geraden, die durch beide gemittelten Basislinienwerte läuft.

Für das in der Graphik dargestellte Signal ergeben sich von links nach rechts Integralwerte im Verhältnis 1,9 : 1,1 : 1. Für einen großen Untergrund führt der erste Modus offensichtlich zu einer großen Überschätzung. Die beiden anderen Modi liefern hier ähnliche Ergebnisse, wobei die Wahl z.B. davon abhängt, ob eine spektrale Abhängigkeit der Basislinie realistisch ist oder nicht. Es sei bemerkt, daß die Integration unter Verwendung einer konstanten Basislinie genau zwischen beiden Mittelwerten eine zum 'Gerade subtrahieren'-Modus identischen Wert liefert. Dies trifft zu, da sich positive und negative Beiträge genau aufheben. Die Anzahl der Basislinienpunkte für die Mittelung richtet sich danach, wieviel von der Basislinie innerhalb des Integrationsintervalls liegt, d.h., wie eng die Cursor um das zu integrierende Signal gesetzt werden.

Globale Offsets verwenden:

Diese Option ist nur von Bedeutung, wenn identische Integrationsbereiche für alle Spektren verwendet werden, d.h., für die Integrationsmodi 'IntAll' und 'Map' (siehe unten). Wenn das Häkchen gesetzt ist, wird für alle Spektren dieselbe Basislinie verwendet, die aus den Mittelwerten (beider Seiten) aller Basislinienpunkte ermittelt wird.

2. Funktion 'Int'

Hier wird ein einzelnes Integral innerhalb des aktuell dargestellten Spektrums berechnet. Nach Setzen des Integrationsbereichs mit den Cursorn wird der Wert ausgegeben und gleichzeitig ins Clipboard kopiert. Ist ein Summenspektrum vorhanden, so wird auch hierfür das Integral berechnet.

3. Funktion 'IntAll'

Wird diese Funktion gewählt, so erscheinen die vier oben dargestellten Tasten mit folgenden Bedeutungen:

1) 'Setzen': Abspeichern des mit Hilfe der Cursor ausgewählten Integrationsbereichs.

2) 'OK': Start der Integration für die vorher mit 'Setzen' definierten Integrationsbereiche. Für alle Spektren des Datensatzes werden dieselben Intervalle verwendet, und die Ausgabe der Integrale erfolgt unter Angabe der entsprechenden Pixel (x- und y-Indizes).

3) 'Cursor': Setzt die Cursor in die Bildmitte.

4) 'Abbrechen': Abbruch der Operation.

4. Funktion 'IntList'

Hierbei handelt es sich um eine Abwandlung der 'IntAll'-Funktion, bei der einzelne Integrationsbereiche nacheinander definiert werden und die berechneten Integrale anschließend in eine Liste eingetragen werden. Jedes Ausführen von 'Setzen' bezieht sich nur auf das aktuell angezeigte Spektrum, wobei man sich zwischen den Definitionen mit dem Cursor durch den Datensatz bewegen kann. Somit können ausgewählte Integrale innerhalb eines Spektrums oder in verschiedenen Spektren des CSI-Datensatzes bestimmt werden. Um Intervalle schnell mit konstanter Breite verschieben zu können, ist ein zusätzlicher Mittelcursor verfügbar.

5. Funktion 'Map'

Werden bestimmte Eigenschaften (z.B. T1-, T2-Relaxationszeiten oder Diffusionskonstanten) pixelweise bestimmt und dargestellt, so spricht man von einer Map. Mit der hier verfügbaren Funktion lassen sich Integralmaps erstellen, d.h., man definiert einen oder mehrere Intervalle, für die die Integralwerte für alle CSI-Spektren ermittelt werden, und man erhält für jedes Intervall eine Map, deren Pixelzahl der (räumlichen) Matrix des CSI-Scans entspricht. Im Vergleich zu den obigen Funktionen sind, wie in der Abbildung zu sehen, noch vier weitere Tasten verfügbar:

1) 'Letzte': Einladen der zuletzt verwendeten Integrationstore, die anschließend verschoben werden können.

2) 'Laden': Einladen zuvor gesicherter Integrationstore, die anschließend verschoben werden können.

3) 'Speichern': Speichern von max. 6 Integrationstoren.

4) 'Alle Punkte': Erstellung von Maps für jeden spektralen Punkt.

Aufgrund der umfangreichen Funktionen bei der Maperstellung und -auswertung ist diesem Thema ein eigener Abschnitt gewidmet.


Maps
Erstellen von Maps

Mit dieser Funktion lassen sich Integralmaps erstellen, d.h., man definiert einen oder mehrere Intervalle, für die die Integralwerte für alle CSI-Spektren ermittelt werden, und man erhält für jedes Intervall eine Map, deren Pixel durch die (räumliche) Matrix des CSI-Scans gegeben sind.

Nach Drücken der 'Map'-Taste erscheinen die oben gezeigten Tasten mit den folgenden Funktionen:

1) 'Setzen': Abspeichern des mit Hilfe der Cursor ausgewählten Integrationsbereichs.

2) 'OK': Start der Integration für die vorher mit 'Setzen' definierten Integrationsbereiche. Für alle Spektren des Datensatzes werden dieselben Intervalle verwendet, und die Integralmap(s) werden in einem separaten Fenster angezeigt.

3) 'Cursor': Setzt die Cursor in die Bildmitte.

4) 'Abbrechen': Abbruch der Operation.

5) 'Letzte': Einladen der zuletzt verwendeten Integrationstore, die anschließend verschoben werden können (Torreihenfolge: siehe Punkt 6).

6) 'Laden': Einladen zuvor gesicherter Integrationstore, die anschließend verschoben werden können. Da die Reihenfolge der Intervalle für manche Funktionen von Belang ist (Zuordnen der Maps, Algebrafunktion) wird im folgenden die Farbfolge angegeben: schwarz, gelb, rot, blau, hellrot, grün

7) 'Speichern': Speichern von max. 6 Integrationstoren.

8) 'Alle Punkte': Erstellung von Maps für jeden spektralen Punkt.

Die Verwendung dieser Funktion ist dann sinnvoll, wenn man die räumliche Verteilung eines bzw. mehrerer spektroskopischer Signale verfolgen möchte oder wenn eine Substanz mehrere Resonanzfrequenzen aufweist, die bei konventioneller Bildgebung zu chemischen Verschiebungsartefakten führen würden.

Das Prinzip ist sehr einfach: Mit den Cursorn innerhalb der Spektrenanzeige ('AKTUELL') werden die Integrationsbereiche mit 'Setzen' definiert bzw. mit 'Laden' eingelesen. Im ersten Fall kann zur optimalen Positionierung der Cursor zwischen den einzelnen Spektren gewechselt werden, indem man mit dem Kreuzcursor über den Referenzscan fährt. Weiterhin können die Skalierungsfunktionen eingesetzt werden. Im Fall des Einladens zuvor abgespeicherter Intervalle werden alle Tore in unterschiedlicher Farbkodierung angezeigt und können mit Hilfe des gestrichelten Mittelcursors (um einen konstanten Betrag) verschoben werden (siehe Abbildung unten).

Durch Drücken der Taste 'OK' bzw., falls für alle Punkte eine Map erstellt werden soll, der Taste 'Alle Punkte' öffnet sich das eigentliche Mapfenster (siehe Abbildung unten), in dem weitere Funktionen zur Verfügung stehen. Hier sind zwei Bilder dargestellt: links das Referenzbild, das aus dem Hauptfenster übernommen wurde, und rechts die Map, die mit Hilfe der Integrationstore berechnet wurde. Auf beiden Seiten befinden sich Regler zur Optimierung von Helligkeit und Kontrast sowie eine Taste zur Wiederherstellung der Standardwerte (jeweils 0.5). Wurde mehr als ein Intervall definiert, so entstehen mehrere Maps, wobei standardmäßig bei Öffnen des Fensters die Summe aller dieser Maps angezeigt wird. Mit Hilfe der Auswahlliste rechts oben kann zwischen 'Summenmap' und 'Einzelmaps' hin- und hergeschaltet werden, wobei bei letzterer Einstellung das Feld 'Map#' aktiv ist, mit dem man zwischen den einzelnen Maps auswählen kann. Weiterhin können mehrere Maps mit Hilfe der 'Algebra'-Funktion verknüpft werden (Näheres siehe hier). Die Cursor in Referenzscan bzw. Map sind gekoppelt, und unten links werden wiederum die Koordinaten des aktuell ausgewählten Pixels angezeigt. Die Rasterung entspricht dabei der Matrix der Map, d.h. des ursprünglichen CSI-Scans.

Zu beiden Graphen existieren im oberen Fensterbereich folgende Tasten:

1) 'Speichern': Das Bild wird unter Verwendung der eingestellten Optionen gespeichert. Mit der Variablen 'Skalierung' wählt man dabei aus, ob die Helligkeits- bzw. Kontrastveränderungen (Schieberegler) mit berücksichtigt werden ('Fenster') oder nicht ('Original'). In jedem Fall zum Tragen kommt die Einstellung, die bei 'Skalierungsmodus' gewählt wurde (s.u.). Weiterhin wird über 'Format' der Typ (jpg, png, bmp) für die Speicherung eingestellt. Wird hier 'Alle' gewählt, so sind alle genannten Typen zulässig, wobei allerdings die Endung explizit mit angegeben werden muß. Ansonsten wird im Default-Format (bmp) gespeichert.

2) 'S/N': Das Bild (Referenz oder Map) wird in einem separaten Fenster angezeigt, in dem Berechnungen des Signal-Rausch-Verhältnisses durchgeführt werden können (Näheres siehe hier).

3) 'Profil': Das Bild (Referenz oder Map) wird in einem separaten Fenster angezeigt, in dem Berechnungen des Signal-Rausch-Verhältnisses durchgeführt werden können (Näheres siehe hier).

Zudem gibt es für die Map die Möglichkeit, eine der sogenannte Lookup-Tabellen (LUTs) zu laden, die mit dem Programm installiert werden. Sie enthalten die Zuordnung zwischen 8-Bit-Intensitäten und RGB-Farbwerten, d.h., jedem Intensitätswert zwischen 0 und 255 wird ein 24-Bit-Farbwert (True Color) zugeordnet.

Intensität & Skalierungsmodi:

Im rechten unteren Bereich des Fensters befinden sich die Elemente, die in der folgenden Abbildung detailiert gezeigt sind.

Die linken beiden Anzeigen geben die Intensität des ausgewählten Pixels auf 8-Bit (entsprechend der Darstellung) sowie absolut skaliert (Intensitätswert nach Rekonstruktion) wieder. Die Variablen 'Skalierungsmodus' und 'Bereich' sind miteinander verknüpft und sollen im folgenden erläutert werden. Die einzelnen Einstellungsmöglichkeiten für 'Skalierungsmodus' lauten:

1) 'Gesamter Bereich': Diese Einstellung ist nur bei Anzeige der Einzelmaps von 'Global' zu unterscheiden. Hier wird für jede der Maps der volle 8-Bit-Bereich von 0 bis 255 ausgeschöpft, so daß zwar die Intensitätsauflösung (der dynamische Bereich) innerhalb des Bildes größer ist, die einzelnen Maps untereinander aber nicht vergleichbar sind. Die unter 'Bereich' angezeigten Werte entsprechen den Minimal- und Maximalwerten der Absolutintensität für die aktuelle Map.

2) 'Global': Hier werden für die Skalierung auf den 8-Bit-Bereich die absoluten Extrema verwendet, d.h., der kleinste bzw. der größte Intensitätswert aller Maps (angegeben in den Feldern 'Bereich') bestimmen die Skalierungsgrenzen von 0 und 255 für die grafische Darstellung.

3) 'Definiert': Angezeigt werden unter 'Bereich' anfangs die globalen Intensitätsgrenzen, die aber jetzt bearbeitet werden können. Die manuelle Verschiebung der Grenzen für die 8-Bit-Darstellung wirkt sich auf alle Einzelmaps aus. Werte außerhalb der 8-Bit-Grenzen werden auf 0 bzw. 255 gesetzt.

Überlagerung von Referenzscan und Map:

Mit Hilfe der Taste 'Überlagern' kann die Map mit den aktuellen Skalierungseinstellungen dem Referenzscan überlagert werden, wobei der Einblendbereich durch zwei Schwellen definiert wird. Das resultierende Bild kann zur besseren Überprüfung der räumlichen Lokalisation der CSI-Signale genutzt werden und/oder gespeichert werden (Näheres siehe hier).


Algebra
Verwendung der Algebrafunktion

Diese Funktion erlaubt die Durchführung mathematischer Operationen mit verschiedenen, zuvor erstellten Maps. So kann man beispielsweise die räumliche Verteilung eines Peakverhältnisses (z.B. das Phosphocreatin/ATP-Verhältnis) in Form einer Map darstellen.

Bei Öffnen des Mapfensters wird standardmäßig die Summenmap angezeigt. Bei einer Mapzahl >1 kann man nun oben rechts die Option 'Algebra' auswählen, und es erscheint ein Dialogfenster zur Auswahl der gewünschten Funktion (siehe Abbildung unten). Darin werden die einzelnen Maps als xi angesprochen, wobei i=1,2,... die Map-Nummer identifiziert. Für nichtkommutative Operationen sollten Sie also genau wissen, welche Map welchem Spektralintervall entspricht! Es sei daran erinnert, daß sich bei aus einer Datei eingelesenen Intervallen die Reihenfolge aus der Farbefolge ergibt (1: schwarz, 2: gelb, 3: rot, 4: blau, 5: hellrot, 6: grün).

Verwendet wird die Formel, die unter 'Aktuelle Auswahl' angegeben ist, einem Listenfeld, in dem alle zuvor definierten Gleichungen aufgeführt sind. Wird die OK-Taste gedrückt, so wird als erstes überprüft, ob alle xi in der Gleichung existieren, d.h., ob das maximale i die Anzahl der Maps nicht übersteigt. Ist dies der Fall, wird die Operation schließlich durchgeführt und die Map dargestellt.

Möchten Sie eine neue Gleichung definieren, so geben Sie diese unter Beachtung der unten angegebenen Syntax in das Feld 'Neue Formel' ein und wählen 'Hinzufügen'. Falls die Gleichung vollständig interpretiert werden kann, wird sie als aktuell ausgewählt in das obere Listenfeld übernommen.

Syntax für die Erstellung von Gleichungen:

- Erlaubt sind natürlich die vier Grundrechenarten sowie die Potenzierung, wobei der Exponent dabei positiv und ganzzahlig sein muß.

- Wie oben erwähnt wird Map i durch die Variable xi angesprochen.

- Das Multiplikationszeichen kann in eindeutigen Fällen, z.B. unmittelbar vor Klammern oder den xi, weggelassen werden.

- Natürlich ist stets auf korrekte Klammersetzung zu achten.


Optionen

1. Allgemeines

Anweisungen für analytische Funktionen zeigen:

Ist diese Option gewählt, werden bei der Verwendung komplexerer Auswertefunktionen Anweisungen ausgegeben, die bei erstmaliger oder seltener Anwendung nützlich sein können. Bei häufiger Ausführung sind diese Meldungen aber eher hinderlich und können daher abgeschaltet werden.

Spektren mit Header exportieren:

Die Anzeige der exportierten Spektren kann bei Anwesenheit eines Headers in einigen Programmen Probleme bereiten. Daher besteht hier die Möglichkeit, per Deaktivierung reine (ASCII-)Zahlendateien zu exportieren.

Integrationsintervalle bestätigen:

Nach Definition eines Integrationsintervalls mit Hilfe der Cursor werden die Grenzen in der ausgewählten Einheit (Hz oder ppm) angezeigt.

Basislinie bei Integration:

Hier kann zwischen unterschiedlichen Modi zur automatischen Bestimmung der Basislinie bei Integration gewählt werden. Näheres hierzu siehe hier.

Basislinienpunkte:

Anzahl der Punkte auf jeder Seite des Integrationsintervalls, die zur Basislinienbestimmung verwendet werden. Näheres hierzu siehe hier.

Globale Offsets verwenden:

Ist diese Option gewählt, so wird (für die Funktionen 'IntAll' und 'Map') eine einheitliche Basislinie unter Verwendung aller Spektren berechnet. Näheres hierzu siehe hier.

Export von Integralen:

Export in Form einer ASCII-Tabelle (Textdatei) oder als Exceltabelle (Programm wird geöffnet und die Daten eingetragen).

Genauigkeit für Spektren & Integrale:

Vorgabe der Nachkommastellen in den Exportdateien. Vorsicht: Dies betrifft auch die x-Werte, so daß mindestens 3 Nachkommastellen verwendet werden sollten.

2. Pilotscan

Bei Programmstart immer Scanliste zeigen:

Programm startet automatisch mit der Scanübersicht des zuletzt verwendeten Datensatzes. Aus diesen Scans oder denjenigen eines anderen Datensatzes wählen Sie dann den Pilotscan.

Zerofilling-Modus:

Wird Zerofilling für den Pilotscan gewählt, so kann dies auf unterschiedliche Art und Weise geschehen. Neben 'mit 2 multiplizieren' existiert die Option 'immer quadratisch'. Diese sorgt nicht nur dafür, daß bei asymmetrischen Matrizen eine quadratische Ausgabematrix erzeugt wird, sondern auch dafür, daß die Punktzahl in jeder Richtung immer einer Zweierpotenz entspricht (siehe auch hier).

Schrittweite für Shiftfunktion:

Hier kann die Schrittweite (in Pixeln) bei Betätigung der Shifttasten links neben dem Pilotscan gewählt werden (siehe auch hier).

3. CSI-Scan

Bei Programmstart immer Scanliste zeigen:

Wie unter 2., nur wird hier der CSI-Scan geladen.

Standardpfad:

Hier kann eingestellt werden, ob bei Programmstart der zuletzt geladene CSI-Datensatz als Startpfad verwendet wird. Als Alternative kann dieser auch aus dem Pilotscan bestimmt werden (eine Verzeichnisebene tiefer, Inhalt des Datensatzverzeichnisses).

CSI-Datensätze wiedererkennen:

Ist diese Funktion aktiv, so wird überprüft, ob der aktuelle CSI-Scan schon einmal geladen wurde. Wenn ja, können auf Nachfrage die alten Einstellungen übernommen werden (Abszissentyp, Kalibrierung, Einstellungen für Zerofilling, Exponential- und räumliches Fenster).

Farbe für ausgewähltes Spektrum:

Die Darstellung des aktuellen Spektrums erscheint in der CSI-Übersicht in der eingestellten Farbe.

x-Achsen-Symmetrie:

Hier kann berücksichtigt werden, daß der Nullpunkt wegen der geraden Anzahl spektraler Punkte nicht in der Mitte liegen kann.

Nach z-Apodisation fragen (3D-Scans)

Entsprechend dem räumlichen 2D-Fenster kann auch für die z-Richtung eine 1D-Apodisation (Filterung) optional durchgeführt werden. Hierzu wird immer eine Sinusfunktion verwendet. Möchte man aufgrund der möglichen schichtübergreifenden Kontamination generell keine Apodisation durchführen, so läßt sich die Nachfrage auch abstellen (zu Fenster- bzw. Apodisationsfunktionen siehe hier).

Nach DC-Korrektur fragen

Ein DC-Offset von Real- und Imaginärteil der Rohdaten, der zu Artefakren im Isozentrum führen kann, läßt sich recht einfach herausrechnen. Defaultmäßig wird beim Laden des Datensatzes nach einer solchen Korrektur gefragt. Soll diese im allgemeinen nicht durchgeführt werden, so kann man die Nachfrage über diese Option auch deaktivieren bzw. jederzeit wieder reaktivieren.

4. Operationen

Sprachdatei einlesen:

Verfügbare Sprachen: Englisch (Default) und Deutsch.

Doppelte Dateinamen suchen:

Unter Samba werden Datensätze, die sich nur durch Groß- und Kleinschreibung unterscheiden zwar angezeigt; trotzdem ist Windows nicht in der Lage, zwischen ihnen zu differenzieren. Mit dieser Funktion werden solche Datensätze gesucht und auf Nachfrage umbenannt. Sollte es trotz ausreichender Berechtigungen Probleme geben, könnte das Verzeichnis unter Samba mit einem Schreibschutz versehen sein, der aber leicht manuell entfernt werden kann.

Registrierungseinträge exportieren:

Für die Verwendung auf anderen Rechnern oder unter einem anderen User kann mit dieser Funktion eine reg-Datei erzeugt werden, mit der die Einstellungen mittels Doppelclick portiert werden können.

Auf Standardoptionen zurücksetzen:

Mit dieser Taste können Sie die Optionen auf die Anfangswerte zurücksetzen.

Pfadvariablen zurücksetzen:

Da gespeicherte Pfade, die auf nichtexistierende Verzeichnisse weisen, ggfs. zu Problemen führen können (obwohl ich versucht habe, möglichst alle Situationen zu berücksichtigen, was mir aber mit Sicherheit nicht gelungen ist), können sämtliche Pfade mit dieser Option gelöscht werden. .


SNR
Bestimmung des Signal-Rausch-Verhältnisses

Das SNR-Fenster (von Signal-to-Noise Ratio) läßt sich vom Haupt- sowie vom Mapfenster aus öffnen. Es dient der Bestimmung von Intensitäten bzw. Signal-Rausch-Verhältnissen innerhalb des dargestellten Bildes. Dazu werden vom Anwender Flächen definiert, die man als ROIs (von Region Of Interest) bezeichnet. Im ersten Schritt wird dabei der Zeichenmodus gewählt,d.h., man hat die Wahl zwischen kreisförmigen und freihändig gezeichneten Flächen (Auswahlfeld 'ROI'). Bei der Definition kreisförmiger ROIs läßt sich der Durchmesser verändern, indem man bei gedrückter Maustaste die SHIFT-Taste betätigt und die Maus anschließend bewegt.

Wählen Sie nun über die blau beschrifteten Tasten aus, welche Art von ROI (Hintergrund oder Signal) definiert werden soll. Beide Flächen müssen definiert sein, damit die Taste 'S/N berechnen' aktiv wird und die SNR berechnet werden kann (sollten Sie nur an Intensitäten interessiert sein, müssen Sie daher trotzdem vorher einen Hintergrundbereich definieren!). Im Ausgabefeld erscheinen folgende Größen:

1) Mittlere Intensität über den ausgewählten Signalbereich sowie absolute und relative Standardabweichungen (letztere in Klammern). Es sei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die hier angegebene Größe hintergrundunabhängig ist, d.h., daß sie den Mittelwert aller Absolutintensitäten innerhalb des ROIs darstellt. Für eine Hintergrundkorrektur muß lediglich der Hintergrundmittelwert subtrahiert werden (multipliziert mit der Pixelzahl ergibt sich dann die Gesamtintensität, s.u.).

2) Mittlere Intensität über den ausgewählten Hintergrundbereich sowie absolute und relative Standardabweichungen (letztere in Klammern).

3) Gesamtintensität über den ausgewählten Signalbereich, berechnet als Summe über alle hintergrundkorrigierten Intensitäten.

4) Signal-Rausch-Verhältnis, berechnet nach (Mittlere Signalintensität - Hintergrund)/Standardabweichung des Hintergrunds.

Um die externe Verwendung (z.B. in Excel-Tabellen) zu beschleunigen, werden Werte direkt in den Speicher (Clipboard) kopiert. Über die 'Clipboard'-Variable kann dabei die gewünschte Größe (mittlere Intensität, Gesamtintensität, Pixelzahl oder S/N-Verhältnis) ausgewählt werden. Sollen mehrere Größen in den Speicher kopiert werden, so wählen Sie die Option 'Benutzerdefiniert'. Neben dem Listenfeld erscheint dann eine Taste, über die das unten dargestellte Fenster geöffnet werden kann. Hier lassen sich die zu speichernden Größen auswählen, die jeweils durch TABs getrennt sind. Optional können die Variablennamen in die erste Zeile kopiert werden, damit die Größen beim Kopieren in eine Exceltabelle eindeutig zuzuordnen sind. Der Speicher wird bei jeder Berechnung überschrieben, falls Sie nicht die Option 'Neue Daten anhängen' gewählt haben.

Eine weitere Erleichterung, insbesondere für einen zuverlässigen Intensitätsvergleich von Datensätzen, die mit unterschiedlichen Parametern akquiriert wurden,  sollen die ROI-Tasten (gelbe Beschriftung) bieten. Hiermit können einmal definierte ROIs gespeichert und immer wieder verwendet werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, mit der 'Letzte ROIs'-Taste direkt die zuletzt verwendeten ROIs einzuladen.


Profil
Intensitätsprofile

Das Profilfenster läßt sich vom Haupt- sowie vom Mapfenster aus öffnen. Hier lassen sich in horizontaler bzw. vertikaler Richtung Intensitätsprofile anzeigen, wobei die Profillinie innerhalb des Bildes mit der Maus oder durch Eingabe der Pixelposition (horizontal: oben-unten, vertikal: links-rechts) im linken oberen Feld erfolgen kann. Die Richtung wird mit dem Auswahlfeld rechts unterhalb des Bildes festgelegt.

Das Intensitätsprofil ist im mittleren Fenster dargestellt, in dem mit einem Cursor zu jeder Pixelposition absolute sowie normierte Intensitätswerte abgerufen werden können. Die Normierung bezieht sich dabei auf die Extrema der Bildintensitäten. Schließlich ist im unteren Teil des Fensters ein kumuliertes Histogramm für das aktuell gewählte Profil dargestellt.

Messung gewinkelter Profile:

Die Messung von gewinkelten Profillinien ist hier durch die Möglichkeit, das Bild zu rotieren, realisiert. Der Drehwinkel, der im Feld rechts oben eingestellt

werden kann, ist (im Sinne einer passiven Drehung) im Uhrzeigersinn definiert, so daß die Drehung der Profillinie um einen positiven Winkel (mathematisch korrekt) im Gegenuhrzeigersinn erfolgt. Der zulässige Winkelbereich liegt zwischen 0° und 359.9°.

Man beachte, daß bei den Bildern immer von quadratischen Sichtfeldern (FOVs) ausgegangen wird, so daß die Pixel für eine asymmetrische Matrix nicht quadratisch sind. Die Rotation der Intensitätswerte innerhalb dieses vorgegebenen Rasters führt folglich zu Verzerrungen (z.B. werden aus Kreisen Ellipsen).

Profil speichern:

Das angezeigte Profil kann als TAB-getrennte, zweispaltige ASCII-Datei (Indexwert, Intensität) gespeichert werden. In dem vorgeschlagenen Dateinamen sind die wichtigen Parameter der Profillinie enthalten. Z.B. bedeutet "horiz_tb128_ang5.0.dat", daß es sich um eine Horizontallinie mit der Position 128 (tb steht hier für top-bottom) unter einem Winkel von 5° handelt (ungewinkelt wird der letzte Teil nicht mit angegeben).


3D-CSI
3D-CSI-Datensätze

Ursprünglich wurde dieses Programm zur Verarbeitung 2D-CSI-Datensätze entwickelt, wobei sich die Angabe der Dimensionalität immer auf die räumlichen Dimensionen bezieht. Die Erweiterung auf 3D-CSI-Datensätze bedeutet somit, daß nun vierdimensionale Datenarrays geladen, im Speicher gehalten und (4D-)fouriertransformiert werden müssen. Ist der Datensatz nicht zu groß, so werden die Daten beim Einlesen zuerst in z-Richtung fouriertransformiert und in einzelne Schichten unterteilt. Jede dieser Schichten wird separat in einem tmp-Verzeichnis gespeichert und kann bei Bedarf eingelesen werden, so daß immer nur die Daten der gewählten Schicht im Speicher gehalten werden müssen. Die Auswahl wird dabei durch einen Schalter realisiert, der nur bei 3D-Datensätzen erscheint (siehe Abbildung).

Die Dateien besitzen dasselbe Format wie konventionelle 2D-CSI-Datensätze, damit nicht bei jeder Änderung der Rekonstruktionsparameter der gesamte 3D-Datensatz neu rekonstruiert werden muß. Andererseits bedingt diese Variante, daß beim Wechsel zwischen den Schichten jeweils eine 3D-FT durchgeführt werden muß, so daß eine gewisse Verzögerung unvermeidbar ist. Möchte man nicht in eine benachbarte sondern eine andere Schicht wechseln, so empfielt es sich daher, die entsprechende Nummer direkt einzugeben statt die Pfeiltasten zu verwenden. In letztgenannten Fall würde für jede Zwischenschicht eine Rekonstruktion erfolgen.

Beim Einlesen des 3D-Datensatzes wird zuerst gefragt, ob eine Sinus-Apodisation entlang der z-Richtung durchgeführt werden soll. Dies entspricht der eindimensionalen Variante der hier beschriebenen, zweidimensionalen, räumlichen Fenster. Durch Multiplikation der Rohdatenmatrix mit der Sinusfunktion wird die Arraymitte (bzgl. der z-Komponente) stärker gewichtet als die äußeren Bereiche. Erstere sind für die Intensität, letztere für die Auflösung verantwortlich, so daß das Signal-Rausch-Verhältnis steigt, während die Auflösung sinkt. Dies bedeutet, daß die Wahrscheinlichkeit der Kontamination benachbarter Schichten ansteigt! Eine größere Auswahl an Apodisationsfenstern steht in der unten beschriebenen Anwendung SplitCSI zur Verfügung.

Zum Zweiten wird gefragt, ob eine DC-Korrektur durchgeführt werden soll. Hier können Artefakte entfernt werden, die durch konstante Offsets in den FIDs (Ablingkurven, Rohdatensignale) entstehen. Da ein solches Signal eine Frequenz von Null aufweist, erscheint ein Artefakt nach der FT im Ursprung des xyz-Koordinatensystems in der Mitte des Spektrums. Allerdings gilt dies nur für den Fall, daß keine mathematischen Operationen durchgeführt werden (Zerofilling, Apodisation), die eine Kontamination benachbarter Voxel bewirken.

Abhängig vom verwendeten Computer führt eine gewisse Größe des 3D-CSI-Datensatzes zu einem Abbruch mit entsprechender Fehlermeldung. In diesem Fall sollte man die mitgelieferte Applikation SplitCSI (s.u.) ausprobieren. Die mit diesem Programm erzeugten CSI-Schichten können dann getrennt eingelesen werden, vorausgesetzt, eine zugehörige Parameterdatei (acqp) steht zur Verfügung. In diesem Fall erscheint oberhalb der Typanzeige ein Feld, in dem der Dateiname des geladenen Schicht-FIDs angezeigt wird:

Das Programm SplitCSI:

Die Programmoberfläche ist in der Abbildung dargestellt. Die Funktionen werden im folgenden beschrieben:

 1. Pfad für FID: Angabe des Pfads, in dem sich der FID befindet. Fehlt die zugehörige Parameterdatei "acqp", so erscheint ein Dialog, in dem die Datensatzdimensionen manuell eingegeben werden können.

 2. Apodisation in z-Richtung: Apodisation entlang der z-Richtung mit Hilfe der ausgewählten Funktion (die zur Verfügung stehenden Funktionen entsprechen denen der zweidimensionalen, räumlichen Fenster, siehe hier). Durch Multiplikation der Rohdatenmatrix mit der Apodisationsfunktion wird das Signal-Rausch-Verhältnis auf Kosten der Auflösung verbessert (s.o.), wodurch die Wahrscheinlichkeit der Kontamination benachbarter Schichten ansteigt.

 3. DC-Korrektur durchführen: Wie oben beschrieben können bei hardwarebedingten DC-Offsets Artefakte entstehen. Die folgende Abbildung zeigt oben ein starkes Signal im zentralen Volumenelement bei einer Frequenz von Null. Das DC-korrigierte Spektrum darunter zeigt eindrucksvoll den Effekt dieser Funktion: das Artefaktsignal verschwindet fast gänzlich, während die restlichen Signale nahezu unbeeinflußt bleiben. Die Korrektur nur für die mittlere Schicht durchzuführen spart etwas Zeit und verkleinert die Wahrscheinlichkeit, daß irgendwelche unerwarteten Nebeneffekte auftreten; durch Zerofilling oder Apodisation werden aber auch andere Schichten kontaminiert, so daß dann vorzugsweise alle Schichten korrigiert werden.

 4. Speicherung im Originalverzeichnis: Dies funktioniert auf dem Meßrechner natürlich nur, wenn man unter dem eigenen Login arbeitet. Es ist aber stets vorzuziehen, mit einer lokalen Kopie des Datensatzes zu arbeiten. Bei Wahl eines anderen (gültigen) Verzeichnisses kann der User wahlweise eine Kopie der Parameterdatei "acqp" anlegen lassen.

 5. Status: Hinweise über den aktuellen Status des Prozesses.

Die letzten Einstellungen werden gespeichert und bei erneutem Programmstart wieder geladen.


Phasenkorrektur

Wurde als Ausgabetyp 'Realteil' gewählt, so ist über die Taste 'Phase' bei den Auswertefunktionen die Möglichkeit der Phasenkorrektur gegeben. Das Phasenkorrekturfenster hat folgende Gestalt:

Hier gibt es zwei Arten von Korrekturen: zum einen führt der verwendete Digitalfilter zu einem Delay im FID, das nach Fouriertransformation zu einer Oszillation der Signale führt (siehe weiß-gestrichelte Kurve im Bild oben), die es zu verhindern gilt. Zum anderen führt eine Vermischung von Absorptions- und Dispersionsignalen zu Phasenfehlern (rote Kurve), die nachträglich korrigiert werden können. Während beide Phänomene keine Rolle spielen, wenn man Betragsspektren (grüne Kurve) verwendet, muß für reine Absorptionsspektren eine Korrektur durchgeführt werden. Allerdings sind die Linien wie in der folgenden Abbildung zu sehen deutlich besser aufgelöst.

Den durch den Digitalfilter bedingten Offset kann man durch entfernen der entsprechenden Punktzahl am Anfang des FIDs korrigieren. Die Anzahl der Punkte kann automatisch bestimmt oder vom Benutzer vorgegeben werden. Die Spektrenlänge wird durch Zerofilling wiederhergestellt. Auch die Phasenkorrektur kann automatisch oder manuell nach folgender Gleichung erfolgen:

wobei der Index i den entsprechenden spektralen Punkt beschreibt, A das (gewünschte) Absorptionssignal und Re und Im Real- und Imaginärteile des rekonstruierten, komplexen Signals sind Hierbei gilt es, die Koeffizienten P0 und P1 zu optimieren.

Mit der Option 'Alle Spektren korrigieren' erfolgt eine automatische Bestimmung der Phasenkorrekturparameter für alle Spektren. Hierbei können entweder die im unten abgebildeten Fenster rechts dargestellten, aktuellen Werte verwendet werden, oder Offset und/oder Koeffizienten P0 und P1 werden für jedes Spektrum einzeln bestimmt. Wird eine der automatischen Bestimmungen deaktiviert, so wird der aktuelle Wert verwendet.

Achtung: Sämtliche Phaseninformation geht verloren, falls im Hauptfenster die Zerofilling-Optionen geändert werden!