Computertomograf – moderne Geräte arbeiten schnell, strahlungsarm und präzise. © marog-pixcells / fotolia
Computertomografie im Lauf der Zeit
Als Wilhelm Conrad Röntgen 1895 die später nach ihm benannten Strahlen entdeckte, öffnete sich für die Medizin ein völlig neues Kapitel. Zum ersten Mal konnten Ärzte in den menschlichen Körper hineinsehen, ohne ihn dafür öffnen zu müssen. Lange Zeit war dies die einzige Möglichkeit, sich Knochen und Organe anzusehen. Erst 1942 kam die Untersuchung per Ultraschall (Sonografie) dazu, seit den 1950er Jahren wird die Magnetresonanzspektroskopie eingesetzt.
Ein entscheidender Faktor bei dieser Entwicklung sind die rasant steigenden Möglichkeiten der Mikro- und Nanotechnik. Kleinere Messeinheiten und die Erfassung und Verarbeitung riesiger Datenmengen haben zu eine breiten Palette an modernen, hocheffektiven Untersuchungsverfahren geführt.
- Was kann Computertomografie?
Auch wenn moderne Verfahren der Computertomografie die Strahlenbelastungen für den Patienten gesenkt haben: Es ist und bleibt eine Röntgen-Methode. Mit der Magnetresonanztomografie (MRT) ist eine strahlenfreie Abbildung des Körperinneren möglich – warum wird trotzdem oft CT eingesetzt?
Ein Hauptgrund ist: Eine Computertomografie geht viel schneller als ein MRT – das ist vor allen in Notfällen wie beim Schlaganfall oder Unfällen überlebenswichtig. Das Tempo der Messung erlaubt zudem die Untersuchung sich bewegender Organe, beim MRT wäre das Bild zu „verwackelt“. Auch Veränderungen am Knochen (z. B. Brüche) sind beim CT besser erkennbar. Nicht zuletzt kann das MRT problematisch werden, wenn der Patient einen Herzschrittmacher, Defibrillator oder Metallimplantat trägt.
Überlegen ist das MRT allerdings bei Weichteilaufnahmen – wenn es nicht auf die Minute ankommt und der Patient „mitarbeiten“ kann (z. B. auf Kommando die Luft anhalten).
Eine Ultraschalluntersuchung ist ebenfalls eine strahlungslose Alternative zum CT. Der größte Vorteil: Man kann sich bewegenden Organen bei der Arbeit zusehen (z. B. den Blutfluss „live“ beobachten). Der Detailreichtum der Bilder hält mit dem des CT allerdings nicht mit. Auch werden in der Regel keine Aufzeichnungen gemacht – Standbilder oder auch „Filmmitschnitte“ sind jedoch möglich. Dafür ist der untersuchende Arzt durch den kleinen, mobilen Ultraschallkopf flexibler.
Die Anfänge der Computertomografie
Geröntgt wird in der Medizin bereits seit 1896/97. Der Traum der Mediziner, aus sehr vielen einzelnen Röntgenaufnahmen ein detailreiches Bild zu berechnen (Tomografie), wurde erst 1971/72 wahr.
Die folgenden Entwicklungen führen zu besseren Bildern, einer Senkung der Strahlenbelastung und schnellem Scannen. Ein entscheidender Faktor bei dieser Entwicklung sind die rasant steigenden Möglichkeiten der Mikro- und Nanotechnik. Kleinere Messeeinheiten und die Erfassung und Verarbeitung riesiger Datenmengen haben zu eine breiten Palette an modernen, hocheffektiven Untersuchungsverfahren geführt.
Computertomografie 2005
2005 – als Kardionet online geht – arbeiten die Computertomografen bereits mit einer spiralförmigen Abtastung. Erstmals kommt ein Gerät mit zwei Röntgeneinheiten (Dual Source CT) auf den Markt. Sogenannte Mehrzeilen-Geräte erfassen mehrere Schichten auf einmal, so dass die Scan-Zeit und damit die Strahlenbelastung für den Patienten sinkt.
CT wird zudem mit anderen Verfahren kombiniert. Beispielsweise kann man mittels PET (Positronen-Emissions-Tomographie) Stoffwechselauffälligkeiten erkennen und zugleich per CT den Ort des Problems genau bestimmen. SPECT-CT (Single Photon Emission Computertomografie) heißt die Kombination von CT und Szintigrafie, die Stoffwechselvorgänge sichtbar kann.
Das CT wird unter anderem für die Angiografie, also die Darstellung von Blutgefäßen und des Blutflusses, genutzt. Beim Schlaganfall kann man dank CT zuverlässig zwischen ischämischen und hämorrhagischen Schlaganfällen unterscheiden. Und: Dual Source CT erlaubt zuverlässigere Herzscans auch bei schnellem Herzschlag.
Weitere Meilensteine
Ab 2005/2006 arbeiten die Fachleute an der „Tomotherapie“ bei der Krebsbehandlung, seit 2008 ist die Technik im Einsatz. Grundlage ist ein angepasster Computertomograf, der den zu bestrahlenden Teil scant. Findet er dabei das krankhafte Gewebe, wird dieses – und zwar nur dieses – sofort mit energiereichen Photonen bestrahlt. Auch für die Erkennung von Arterienverkalkungen kann das CT jetzt eingesetzt werden – dank einer Verbesserung der Aufnahmetechniken und neu entwickelter CT-Scanner plus einer neuen Software.
2007 kann man dank 320 Zeilen/Schichten bei nur einer Rotation der Röntgeneinheit einen Bereich von 16 cm erfassen. Zugleich dauert eine Rotation nur 0,35 Senkungen – so können mit mehreren aufeinanderfolgenden Rotationen um denselben Bereich Bewegungsabläufe (z. B. der Herzschlag) dargestellt werden. Geht es bei der Untersuchung nicht um sich bewegende Organe, liegt der Vorteil in der deutlich geringeren Strahlenbelastung für den Patienten. Seit 2011 können 640 Schichten aus nur einer Rotation gewonnen werden.
2011 entwickeln Forscher eine CT-Methode, die nicht nur wie üblich die Absorption der Röntgenstrahlen nutzt, sondern auch deren Streuung. So können Strukturen im Nanometerbereich dargestellt werden, das ist die Größenordnung von komplexen organischen Molekülen. 2012 nutzen Forscher die sogenannte Gitter-Interferometrie als zweite Informationsquelle, um auch bei zu geringem Absorptionskontrast noch winzige Strukturen sichtbar zu machen.
2012 wird der „Flash-CT“ vorgestellt, der in nur 5 Sekunden und mit weniger als der Hälfte der sonst nötigen Strahlenmenge einen Ganzkörperscan liefert. Er bildet das ständig in Bewegung befindliche Herz im Bruchteil einer Sekunde ohne störende Bewegungsunschärfe ab. Das für Herzkranke belastende Atem-Anhalten während der Aufnahme entfällt.
Computertomografie heute
Der rasante technische Fortschritt vor allem im Bereich der Sensortechnik und Informationsverarbeitung erlaubt es heute, nicht nur eine immense Menge an Messdaten mit den verschiedensten CT-Geräten zu erfassen, sondern auch, Details wie Verkalkungen der Herzkranzgefäße oder sich bewegende Elemente sichtbar zu machen. So hat sich z. B. die CT-Koronarangiografie als eine nicht-invasive Alternative zur Katheteruntersuchung des Herzens etabliert.
Es gibt Hochleistungsröntgengeräte, die wie ein CT funktionieren, aber ohne Röhre auskommen, so dass sie auch während operativer Eingriffe eingesetzt werden können. Eine direkte Kopplung von CT-Untersuchung und Strahlenbehandlung gehört zur modernen Krebstherapie.
Aktuelle CT-Geräte bieten deutlich mehr Platz im Inneren, was für die Patienten angenehmer ist. Die nötige Strahlendosis ist heute deutlich geringer als in der Anfangszeit des CT – gut für Patienten und medizinisches Personal.
Mobile Geräte in der Klinik ersparen manchem Patienten den belastenden Transportweg. Auch in einigen modernen Rettungswagen findet man inzwischen CT-Geräte, so dass z. B. bei einem Schlaganfall schon auf dem Weg zum Krankenhaus erste überlebenswichtige Untersuchungen gemacht werden können.
