Lexikon: Computertomografie

 

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Die Computertomografie (von altgriechisch tome Schnitt, gráphein schreiben; Abkürzung CT) ist die rechnergestützte Auswertung einer Vielzahl aus verschiedenen Richtungen aufgenommener aufnahmen eines Objektes zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes (Voxeldaten); es handelt sich dabei um ein bildgebendes Verfahren.

Geschichte

Die Computertomografie basiert auf einem mathematischen Verfahren welches 1917 von dem tschechischen Mathematiker Johann Radon entwicklet wurde. Damals ein rein mathematischer Erkenntnisgewinn fern jeglicher Anwendungsmöglichkeiten, ermöglicht die Radontransformation heute die zerstörungsfreie räumliche Aufnahme eines Objektes mit seinen gesamten Innenstrukturen.

Nach Vorarbeiten des Physikers Allan M. Cormack in den 60er Jahren wurden von dem Elektrotechniker Godfrey Hounsfield mehrere Prototypen realisiert, wobei die erste CT-Aufnahme 1971 an einem Menschen vorgenommen wurde. Beide erhielten für ihre Arbeiten 1979 gemeinsam den in Medizin.

Die Firma Siemens AG richtete darauf in Erlangen 1972 eine eigene CT-Entwicklungsabteilung ein und brachte als erster Medizintechnik-Hersteller im Mai 1974 ein Gerät mit der Bezeichnung "Siretom" zur Untersuchung des Hirns in den . 1977 brachte Siemens den ersten Ganzkörper-CT mit der Bezeichnung "Somatom 1" heraus.

Anwendung

Die Computertomografie wird vorwiegend in der , aber auch in anderen Fachgebieten angewendet (z.B. CT von Bäumen, Mumien, in der Materialprüfung). Die Röntgenstrahlen, die durch das Untersuchungsobjekt geschickt werden, werden von mehreren Detektoren gleichzeitig aufgezeichnet. Der Vergleich zwischen gemessener und ausgesendeter Strahlenintensität gibt Aufschluss über die Abschwächung (Attenuation) durch das untersuchte Gewebe. Die Daten werden mittels eines mathematischen Verfahrens im Computer zu einem Volumendatensatz zusammengefügt, aus dem man Schnittbilder und 3D-Ansichten in beliebigen Ebenen rekonstruieren kann. Zur Untersuchung eines Organs wird in der Praxis meist eine Serie von Schnittebenen angefertigt.

Die Attenuation (Abschwächung, oft als Dichte oder Röntgendichte bezeichnet) in der CT wird in Grauwerten dargestellt und auf der Hounsfield-Skala angegeben. Luft hat auf dieser Skala einen Absorptionswert von -1000, Wasser von 0 und Metall (z. B. Implantate) von über 1000. Knochengewebe liegt typischerweise bei 400 Hounsfield-Einheiten. Nach oben ist die Hounsfield-Skala offen, sie ist jedoch in der praktischen Anwendung auf 12 Bit (-1000 bis +3096) begrenzt.

Man unterscheidet CT-Geräte nach verschiedenen Generationen:

  1. Translate-Rotate Geräte - Bei diesen Geräten sind die Röntgenröhre und der Detektor mechanisch miteinander verbunden. Die einzelnen Aufnahmen entstehen durch eine Rotations- und eine Translations-Bewegung der Röhre und des Detektors. Alte Geräte verwenden nur einen einzelnen Röntgenstrahl, neuere (2. Generation) bis zu 10.
  2. Rotate-Rotate Geräte - Die Röhre muss hier keine translatorische Bewegung mehr durchführen, da ein Fächer von Strahlen ausgesandt wird, welcher den gesamten Bereich durchleuchtet. Sie wird nur noch um den Patienten gedreht, ein auf der gegenüberliegenden Seite des drehenden Teils angebrachtes Kreissegment von Detektorzellen nimmt den Fächer auf.
  3. Rotate-Stationary Geräte - Bei diesen Geräten rotiert nur noch die Röntgenröhre um den Patienten herum, während die Detektoren in einem vollen 360° Kreis um den Patienten angebracht sind.
  4. Stationary-Stationary Geräte - Bei diesen Geräten bewegt sich nichts mehr. Um den Patienten herum befindet sich ein 360° Kreis mit Detektoren und ein Kreis aus einem Material wie z.B. Wolfram, welcher als Target für einen Elektronenstrahl dient. Dieser Elektronenstrahl wird mittels elektrischer Felder jeweils zur gewünschten Position auf dem Target gelenkt. Wo er auftrifft entsteht die benötigte Röntgenstrahlung, welche dann den Patienten durchleuchtet. Durch diese Technik können sehr schnell Bilder erzeugt werden, sogar Echtzeit-Aufnahmen am Herzen sind möglich. Diese Geräte werden bisher nur in der Forschung eingesetzt.

Bild: Sensation16.JPG

Nachteile

Ein Nachteil der Computertomografie ist die Strahlendosis|Strahlenexposition. Das damit verbundene Risiko muss bei der sstellung berücksichtigt werden. Die hohe Aussagekraft der CT rechtfertigt jedoch oft die Durchführung.

Vergleich mit der Magnetresonanztomografie

Die (MRT, synonym Kernspintomografie) liefert ebenfalls Schnittbilder aus dem Körper, kommt jedoch ohne Röntgenstrahlen aus. CT und MRT können sich je nach Anwendung ersetzen oder ergänzen. Computertomografien zeigen Knochenschäden und die Feinstruktur der Lunge besonders deutlich, während die MRT gut zwischen unterschiedlichen Weichgeweben abgrenzt. Ein Vorteil der CT liegt in der schnelleren Durchführung (Sekunden bis wenige Minuten für ein Ganzkörper-CT gegenüber etwa 10 bis 45 Minuten für die MRT), wobei während der CT-Untersuchung auch therapeutische Maßnahmen durchgeführt werden können, was im MRT-Gerät wegen der starken Magnetfelder problematisch sein kann. Patienten mit einem Herzschrittmacher können ebenso wie Patienten mit einem implantierten Hörgerät (Cochlearimplantat) nicht in der untersucht werden. Die größere Verbreitung von CT-Geräten und die geringeren Kosten sind zusammen mit der Schnelligkeit Gründe, warum in dringenden Fällen überwiegend die CT bevorzugt wird.

Spiral-CT

Bild: herz_ct.jpg

Moderne Geräte arbeiten im Spiralverfahren, bei dem der Patient mit konstanter Geschwindigkeit entlang seiner Längsachse durch die Strahlenebene bewegt wird, während die Strahlenquelle-Detektoreinheit konstant rotiert. Je nach Gerät können auch mehrere Axialebenen (4 bis maximal 64, Stand 2004) gleichzeitig eingelesen werden (Mehrschicht- oder Multislice-Verfahren). Dadurch ist das Verfahren sehr schnell und es lassen sich Bewegungsartefakte (z.B. durch die Atmung) reduzieren. Auf dem mit dem Gerät verbundenen Rekonstruktionsrechner werden aus dem Datensatz die gewohnten 2D-Schnittbilder errechnet.

Weblinks

  • http://www.m-ww.de/enzyklopaedie/diagnosen_therapien/computertomographie.html
  • http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/tomography/projections.html
  • http://arztauskunft.netdoktor.de/ratschlaege/untersuchungen/ctscanning.htm


Kategorie:Medizintechnik Kategorie:Tomografie Kategorie:Bildgebendes Verfahren

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