Was ist Computertomographie?

Computertomographie oder Computertomographie (CT oder CT) ist eine Bildgebungstechnik, mit der verschiedene innere Körperteile beobachtet werden können. Es wird hauptsächlich verwendet, um Anomalien in der Struktur des Organismus zu erkennen und Diagnosen zu stellen.

Es funktioniert durch die Kombination einer Reihe von Röntgenbildern, die aus verschiedenen Winkeln aufgenommen wurden. Später werden sie von Computern verarbeitet, um transversale (axiale) Bilder des Körpers zu erstellen.

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Strahlen, die durch undurchsichtige Körper zum Licht gelangen und dahinter Bilder erzeugen. Die Röntgenbilder zeigen das Innere des Körpers in Schwarz- und Weißtönen, da jeder Gewebetyp unterschiedliche Strahlungsmengen absorbiert.

Mit der Computertomographie werden detailliertere Bilder der inneren Strukturen erhalten. Auf diese Weise kann der Arzt in den Körper hineinschauen und sieht aus wie ein Apfel, wenn wir ihn in zwei Hälften schneiden.

Die ersten TC-Maschinen führten jeweils nur einen Schnitt durch, aber die meisten modernen Scanner arbeiten mit mehreren gleichzeitig. Dies kann zwischen 4 und 320 Schnitten variieren. Die neuesten Maschinen erreichen 640 Schnitte.

Dieses Verfahren stellt seit der Entdeckung der Röntgenstrahlung eine echte Revolution in der Radiodiagnostik dar. Da Weichgewebe, Blutgefäße und Knochen in verschiedenen Bereichen des Körpers beobachtet werden können.

Die Computertomographie wurde vom britischen Ingenieur Godfrey Hounsfield und dem amerikanischen Ingenieur Allan Cormack entwickelt. Für ihre Arbeit erhielten sie 1979 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Diese Technik ist zu einer fundamentalen Säule bei der Diagnose medizinischer Erkrankungen geworden. Mit ihm können Sie unter anderem Bilder von Kopf, Rücken, Rückenmark, Herz, Bauch, Knie und Brust erhalten.

Fast alle Bereiche der Medizin haben von der Anwendung dieser Technik profitiert und es geschafft, andere lästige, gefährliche und schmerzhafte Verfahren aufzugeben. Vor allem dann, wenn sich herausstellt, dass die Computertomographie eine sicherere, einfachere und kostengünstigere Diagnose bietet.

Einer der Bereiche, in denen die Computertomographie mehr Auswirkungen hatte, ist die Erforschung des Nervensystems. Vor einigen Jahren war die Möglichkeit, Bilder des Gehirns mit einer solchen Präzision zu erhalten, undenkbar.

Dies hat einen großen Fortschritt im vorhandenen Wissen über die Funktionsweise des Gehirns ermöglicht.

Was ist der Mechanismus der Computertomographie?

Das erste Computertomographiegerät, das effektiv funktionierte und klinische Anwendung fand, wurde 1967 von Hounsfield durchgeführt. Dieser Ingenieur arbeitete für die Firma EMI, die sich der Produktion von Schallplatten und Musikgeräten widmete.

Hounsfield wollte die radiologische Dichte des menschlichen Körpers aus einer Reihe von Messungen rekonstruieren, die von der Transmission eines Röntgenlichtstrahls herrühren.

Dass dies möglich ist, konnte er mit moderaten Strahlendosen nachweisen. Dadurch konnte eine Genauigkeit von 0, 5% erreicht werden, die normalen radiologischen Verfahren weit überlegen war.

Das erste Gerät wurde 1971 im Atkinson Morley's Hospital installiert. 1974 wurde an der Georgetown University der erste Ganzkörper-CT-Scan angefertigt.

Seitdem haben sie sich verbessert und heute gibt es mehrere Hersteller. Die aktuellen Geräte kosten zwischen 250.000 und 800.000 Euro.

Röntgenstrahlen passieren Materialien und die resultierenden Bilder hängen von der Substanz und dem physikalischen Zustand der Materialien ab. Es gibt strahlendurchlässige Gewebe, das heißt, sie lassen die Röntgenstrahlen durch und sie sehen schwarz aus. Radioopake Substanzen absorbieren Röntgenstrahlen und sehen weiß aus.

Im menschlichen Körper sind 4 Dichten zu beobachten. Die Luftdichte (hypodens) wird schwarz beobachtet. Die Dichte des Fettes (isodens) wird grau beobachtet. Die Knochendichte (Hyperdensität) sieht weiß aus. Die Dichte des Wassers ist grau-schwarz zu sehen, obwohl es weiß aussieht, wenn Sie ein Kontrastmittel hinzufügen.

Das Kontrastmittel ist eine Substanz, die aufgenommen oder injiziert wird, um die zu untersuchenden Strukturen besser erkennen zu können.

Die Strahlungsdichte von menschlichem Gewebe wird in Hounsfield-Einheiten (HU) gemessen, um dem Schöpfer zu gedenken.

Die Computertomographie basiert auf der Anordnung verschiedener Röntgenstrahlen unter verschiedenen Winkeln, die auf den zu beobachtenden Bereich angewendet werden.

Elemente der Computertomographie

Die in der Computertomographie verwendeten Geräte setzen sich aus drei Systemen zusammen:

Datenerfassungssystem

Sie sind die Elemente, die bei der Untersuchung des Patienten verwendet werden. Es besteht aus einem Hochspannungsgenerator, der dem in der traditionellen Radiologie verwendeten ähnlich ist. Dies ermöglicht die Verwendung von Röntgenröhren, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen.

Es ist auch ein Ständer erforderlich, dh eine Trage, auf der sich der Patient befindet, und die Mechanismen, die ihn bewegen. Diese Trage ist unabdingbar, da sie es dem Patienten ermöglicht, sich bequem und unbeweglich zu fühlen.

Das Material der Trage sollte die Röntgenstrahlung nicht stören, deshalb wird Kohlefaser verwendet. Sein Motor ist sehr präzise und ruckfrei, so dass er nicht zweimal die gleiche Fläche ausstrahlt.

Ein weiteres Element ist die Röntgenröhre, die ähnlich wie herkömmliche Röntgenbilder ionisierende Strahlung erzeugt. Es gibt auch Strahlungsdetektoren, die Röntgenstrahlen in digitale Signale umwandeln, die ein Computer übersetzen kann. Sie befinden sich in Form einer Krone um das Loch, in dem der Patient platziert ist.

Datenverarbeitungssystem

Es besteht im Wesentlichen aus dem Computer und den Elementen, die zur Kommunikation mit ihm verwendet werden (Monitor, Tastatur, Drucker usw.).

Der Computer führt aus den gesammelten Signalen mathematische Berechnungen durch, die gespeichert sind. Dies ermöglicht die Visualisierung und anschließende Änderung.

Bei den ersten von Hounsfield durchgeführten Tests dauerten die Geräte fast 80 Minuten, um jedes Bild zu rekonstruieren. Derzeit löst der Computer je nach Bildformat etwa 30.000 Gleichungen gleichzeitig, um ein Bild zu rekonstruieren. Deshalb brauchen Sie leistungsstarke Geräte.

Die Technologie hat die Berechnung ermöglicht, die Rekonstruktion eines Bildes in ca. 1 Sekunde durchzuführen.

Da aktuelle Computer digital sind, muss sie auf eine Reihe von Zahlen reduziert werden, die die maximal möglichen Informationen enthalten, um mit einem Bild arbeiten zu können. Um dies zu erreichen, wird das Bild in kleine Quadrate unterteilt, um eine Matrix zu bilden.

Jedes Quadrat wird als "Pixel" bezeichnet, und die Information jedes Quadrats ist ein numerischer Wert. Es enthält Zahlen, die seine Position auf der X-Achse und der Y-Achse der Matrix darstellen. Auch von einer dritten Achse, die die Graustufe angibt.

Somit ist es möglich, die vorhandenen Informationen auf dem Bild auf Zahlen zu reduzieren. Je kleiner die Quadrate der Matrix sind und je größer die Anzahl der Grautöne ist, desto detaillierter werden die bereitgestellten Informationen und desto ähnlicher wird das tatsächliche Bild.

In der Computertomographie sind die am häufigsten verwendeten Matrizen 256 x 256 und 512 x 512 Pixel. Die Quadrate, aus denen die Matrix besteht, sind zahlreich. In einer 256 x 256-Matrix hätten wir beispielsweise 65.536 Pixel.

Datenpräsentations- und Speichersystem

Die Daten werden auf Bildschirmen angezeigt. Einige Teams haben zwei, eines für den Techniker, der den Test durchführt, und eines für den Arzt, der das erhaltene Bild untersucht oder modifiziert.

Es werden auch verschiedene Mechanismen verwendet, um die Bilder aufzuzeichnen und zu archivieren. Röntgenstrahlen können auf ähnliche Weise wie beim herkömmlichen Entwicklungsverfahren gedruckt werden.

Evolution

Die Computertomographie löst bestimmte Probleme der konventionellen Radiographie. Während es möglich ist, 4 Dichtegrade in den Bildern zu unterscheiden (Luft, Wasser, Fett und Kalzium), können mit der CT bis zu 2.000 Graudichten erzielt werden.

In der konventionellen Radiologie wird auf einem zweidimensionalen Film ein Bild mit drei Raumachsen erhalten. Dies impliziert die Überlagerung der durchleuchteten Elemente. In der CT wird ein viel genaueres Bild der drei Achsen erhalten, wodurch die Überlagerung beseitigt wird.

Je größer die vom System durchgeführten Erkundungsdurchläufe sind, desto größer sind die Daten und desto realitätsgetreuer sind sie. Die Anzahl der Scans ist jedoch durch die dafür erforderliche Zeit sowie durch die Strahlenbelastung des Patienten begrenzt. Da es schädlich ist, es für eine lange Zeit zu erhalten.

Aus diesem Grund haben sich die Computertomografiesysteme jedes Mal verbessert und die folgenden Prozesse durchlaufen:

Erste Generation

Die erste Generation des CT bestand aus einem dünnen und schmalen Strahlenbündel mit einem einzigen Detektor. Die Sweeps waren breit und die Erkundung dauerte etwas mehr als 4 Minuten.

Nach dem Bewegen der Detektorröhre wurde ein weiterer Durchlauf durchgeführt, um den gesamten Bereich abzudecken. Diese Daten wurden im Computer gespeichert.

Zweite Generation

Die zweite Generation zeichnet sich durch eine größere Anzahl von Detektoren aus (30 oder mehr). Dies ermöglichte Übersetzungszeiten von 18 Sekunden, mit denen Sie gute Ergebnisse erzielen konnten.

Dritte Generation

Die dritte Generation entwickelte eine Krone feststehender Detektoren. Es besteht aus einem Bogen von mehr als 40 Grad.

Die Translationsbewegungen des Rohres werden unterdrückt und es dreht sich nur. Mit dieser Entwicklung wurden Zeiten von 4 Sekunden erreicht.

Heute wurde die Helix-Computertomographie entwickelt, bei der eine kontinuierliche Belichtung durch zahlreiche Detektoren erfolgt. Die Krankentrage bewegt sich ebenfalls mit hoher Präzision.

Dies ermöglicht in wenigen Sekunden tomographische Schnitte des gesamten Schädels oder Thorax. Darüber hinaus ermöglichen fortschrittliche Computersysteme die sofortige Verarbeitung dieser Daten.

Die modernsten Tomographen ermöglichen die Erzeugung dreidimensionaler Bilder aus Informationen, die aus zweidimensionalen tomographischen Schnitten extrahiert wurden.

Wie geht das?

Zur Durchführung des Verfahrens muss der Patient alle Metallteile oder andere Elemente entfernen, die die Untersuchung beeinträchtigen könnten, wie z. B. Brillen oder Zahnersatz.

Das medizinische Fachpersonal kann dem Patienten einen speziellen Farbstoff zur Verfügung stellen, der als Kontrastmittel bezeichnet wird. Es hilft dabei, interne Strukturen durch Röntgenstrahlen klarer zu erkennen.

Das Kontrastmaterial sieht in den Bildern weiß aus, wodurch Blutgefäße, Gewebe oder andere Strukturen hervorgehoben werden können. Das Kontrastmittel kann in Form eines Getränks zugeführt oder in den Arm eingespritzt werden. In Ausnahmefällen werden Ödeme verwendet, die in das Rektum eingeführt werden sollten.

Der Patient muss sich auf die Trage legen. Die Ärzte und Techniker befinden sich in einem Nebenraum, der Leitwarte. Darin sind der Computer und die Monitore. Der Patient kann über eine Gegensprechanlage mit ihnen kommunizieren.

Die Trage gleitet vorsichtig in den Scanner und das Röntgengerät dreht sich um den Patienten. Jede Umdrehung erzeugt zahlreiche Bilder von Schnitten aus Ihrem Körper.

Der Eingriff kann 20 Minuten bis 1 Stunde dauern. Es ist wichtig, dass der Patient vollständig ruhig ist, damit die Bewegung die Erkundung nicht beeinträchtigt.

Anschließend untersucht der Radiologe die Bilder. Dies ist ein Arzt, der auf die Diagnose und Behandlung von bildgebenden Erkrankungen spezialisiert ist.

Anwendungen

Die Computertomographie findet in nahezu allen Bereichen der Medizin vielfältige Anwendung und ist auch in den Neurowissenschaften von Nutzen.

Es wird insbesondere zur Erkundung von Hals, Wirbelsäule, Bauch, Becken, Armen, Beinen usw. verwendet.

Darüber hinaus können Bilder von inneren Organen des Körpers wie Leber, Bauchspeicheldrüse, Darm, Nieren, Blase, Nebennieren, Lunge, Herz, Gehirn usw. erhalten werden. Die Blutgefäße und das Rückenmark können ebenfalls analysiert werden.

Die Hauptanwendungen der Computertomographie sind:

- CT der Brust: Kann Probleme in Lunge, Herz, Speiseröhre, Aortenarterie oder Geweben in der Brustmitte erkennen. Auf diese Weise finden Sie Infektionen, Lungenkrebs, Lungenembolie und Aneurysmen.

- CT Bauch: Mit diesem Verfahren können Sie Abszesse, Tumore, Infektionen, vergrößerte Lymphknoten, Fremdkörper, Blutungen, Blinddarmentzündung, Divertikulitis usw. finden.

- CT der Harnwege: Die Computertomographie der Nieren, Harnleiter und der Blase wird als Urographie bezeichnet. Mit dieser Technik finden Sie Steine ​​in den Nieren, Steine ​​in der Blase oder Verstopfungen in den Harnwegen.

Die intravenöse Pyelographie (IVP) ist eine Art Computertomographie, bei der mit einem Kontrastmittel nach Verstopfungen, Infektionen oder anderen Erkrankungen im Harntrakt gesucht wird.

- CT der Leber: Auf diese Weise können Sie Tumore, Blutungen oder andere Krankheiten in der Leber finden.

- CT-Bauchspeicheldrüse: Wird verwendet, um Tumore in der Bauchspeicheldrüse oder Entzündungen der Bauchspeicheldrüse (Pankreatitis) zu finden.

- CT der Gallenblase und der Gallenwege: Es kann nützlich sein, Gallensteine ​​zu finden, obwohl im Allgemeinen Ultraschall angewendet wird.

- CT-Becken: zur Erkennung von Problemen in den Organen, die sich in diesem Bereich befinden. Bei Frauen werden Gebärmutter, Eierstöcke und Eileiter untersucht. Für den Mann die Prostata und die Samenblase.

- TC Arm oder Bein: Hiermit können Sie Probleme an Schulter, Ellbogen, Hand, Hüfte, Knie, Knöchel und Fuß erkennen. Dies kann Muskel- und Knochenstörungen als Frakturen diagnostizieren.

- Andererseits ist die Tomographie ein wesentlicher Leitfaden für die Planung von Operationen oder Strahlentherapien.

- Es ist auch nützlich, die Wirksamkeit der durchgeführten Behandlungen zu kontrollieren.

- Die Gehirn-Computertomographie dient auch zur Erkennung von Blutungen, Hirnverletzungen oder Schädelbrüchen. Es wird zur Diagnose von Aneurysmen, Blutgerinnseln, Schlaganfällen, Tumoren, Hydrozephalus sowie Missbildungen oder Erkrankungen des Schädels eingesetzt.

Risiken

Mit der Computertomographie sind nur sehr wenige Risiken verbunden. Das Krebsrisiko kann jedoch erhöht werden, da bei diesem Verfahren eine höhere Exposition gegenüber ionisierender Strahlung auftritt als bei herkömmlichen Röntgenaufnahmen.

Dieses Risiko ist bei nur einer Exploration sehr gering. Das Risiko erhöht sich für Kinder, insbesondere wenn es in der Brust und im Bauchbereich durchgeführt wird.

Es können auch allergische Reaktionen auf das Kontrastmittel auftreten; hauptsächlich auf eine bestimmte Komponente, Jod. In jedem Fall sind die meisten Reaktionen sehr mild und können zu Hautausschlägen oder Juckreiz führen. Um dem entgegenzuwirken, kann der Arzt ein Medikament gegen Allergien oder Steroide verschreiben.

Dieser Scan ist für schwangere Frauen nicht angezeigt, da dies das Baby schädigen kann. In diesen Fällen kann ein anderer Test empfohlen werden, z. B. Ultraschall oder Magnetresonanztomographie.