Was ist Computertomographie?

Die Computertomographie oder Computertomographie (CT oder CT) ist eine bildgebende Technik, mit der verschiedene innere Körperteile beobachtet werden können. Es ist vor allem zu erkennen Anomalien in der Körperstruktur und machen Diagnosen verwendet.

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

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Strahlung, die durch undurchsichtige Körper zu Licht durchdringen und Bilder hinter ihnen erzeugen. Die Röntgenbilder zeigen das Innere des Körpers in Schwarz- und Weißtönen, da jede Art von Gewebe unterschiedliche Strahlungsmengen absorbiert.

Detailliertere Bilder der inneren Strukturen werden mit der Computertomographie erhalten. Dadurch kann der Arzt in den Körper schauen und sieht aus wie ein Apfel, wenn wir ihn halbieren.

Die ersten CT-Scanner haben jeweils nur einen Schnitt ausgeführt, aber die meisten modernen Scanner laufen mehrere gleichzeitig. Dies kann von 4 bis 320 Schnitte variieren. Die neuesten Maschinen können 640 Schnitte erreichen.

Dieses Verfahren hat eine echte Revolution in der Radiodiagnose seit der Entdeckung der Röntgenstrahlen bedeutet, 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 grundlegenden Säule in der Diagnose von medizinischen Krankheiten geworden. Mit ihm können Sie Bilder von Kopf, Rücken, Rückenmark, Herz, Bauch, Knie, Brust ... unter anderem bekommen.

Fast alle Bereiche der Medizin haben von der Anwendung dieser Technik profitiert, was es möglich macht, andere lästige, gefährliche und schmerzhafte Verfahren aufzugeben. Vor allem, wenn verifiziert wird, dass die Computertomographie eine sicherere, einfachere und kostengünstigere Diagnose bietet.

Einer der Bereiche, in denen sich die Computertomographie am stärksten ausgewirkt hat, sind die Erkundungen des Nervensystems. Vor ein paar Jahren war die Möglichkeit, Bilder des Gehirns mit solcher Präzision zu erhalten, undenkbar.

Dies hat einen Durchbruch im bestehenden Wissen über die Funktionsweise des Gehirns ermöglicht.

Wie ist der Mechanismus der Computertomographie?

Der erste Computer-Tomographie-Gerät, das effektiv arbeitete und klinische Anwendung hatte, wurde von Hounsfield im Jahr 1967 durchgeführt. Dieser Ingenieur arbeitete für die Firma EMI, die sich auf die Produktion von Schallplatten und Musikgeräten spezialisiert hatte.

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

Er konnte nachweisen, dass dies mit moderaten Strahlendosen möglich war. Dies könnte eine Genauigkeit von 0,5% erreichen, die den normalen radiologischen Verfahren weit überlegen ist.

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

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

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

Im menschlichen Körper können 4 Dichten beobachtet werden. Die Luftdichte (hypodens) wird schwarz beobachtet. Die Dichte von Fett (Isodensis) wird grau beobachtet. Die Knochendichte (hyperdense) sieht weiß aus. Die Dichte des Wassers ist gräulich schwarz, wenn Sie jedoch ein Kontrastmittel hinzufügen, sieht es weiß aus.

Das Kontrastmittel ist eine Substanz, die aufgenommen oder injiziert wird, so dass die zu erforschenden Strukturen besser zu sehen sind.

Die Strahlungsdichte von menschlichen Geweben wird in Skalen von Hounsfield-Einheiten (HU) gemessen, als Tribut an ihren Schöpfer.

Die Computertomographie basiert auf der Anordnung unterschiedlicher Röntgenstrahlen unter verschiedenen Winkeln, die auf die zu beobachtende Fläche angewendet werden.

Computertomographie-Elemente

Die Ausrüstung in der Computertomographie besteht aus drei Systemen:

Datensammelsystem

Sie sind die Elemente, die bei der Erkundung des Patienten verwendet werden. Es besteht aus einem Hochspannungsgenerator ähnlich dem der traditionellen Radiologie. Dies ermöglicht den Einsatz von Röntgenröhren, die mit hoher Geschwindigkeit rotieren.

Ein Ständer ist auch notwendig, dh eine Krankentrage, wo sich der Patient befindet und die Mechanismen, die ihn bewegen. Diese Trage ist wichtig, weil sie dem Patienten ermöglicht, sich wohl zu fühlen und sich nicht zu bewegen.

Das Material der Trage sollte nicht mit Röntgenstrahlen interferieren, deshalb wird Kohlefaser verwendet. Sein Motor ist sehr präzise und glatt, so dass er nicht zweimal die gleiche Fläche ausstrahlt.

Ein anderes Element ist die Röntgenröhre, die ionisierende Strahlung erzeugt, ähnlich wie bei herkömmlichen Röntgenaufnahmen. 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 herum, wo der Patient liegt.

Datenverarbeitungssystem

Es besteht im Wesentlichen aus dem Computer und den Elementen, mit denen kommuniziert wird (Monitor, Tastatur, Drucker usw.)

Der Computer führt aus den gesammelten Signalen mathematische Berechnungen durch, die gespeichert werden. Dies ermöglicht seine Visualisierung und anschließende Modifikation.

Bei den ersten Tests, die von Hounsfield durchgeführt wurden, benötigten die Geräte fast 80 Minuten, um jedes Bild zu rekonstruieren. Momentan löst der Computer, abhängig vom Format des Bildes, etwa 30.000 Gleichungen gleichzeitig, um ein Bild zu rekonstruieren. Deshalb brauchen Sie leistungsfähige Ausrüstung.

Die Technologie hat es ermöglicht, dass die Berechnung die Rekonstruktion eines Bildes in ungefähr 1 Sekunde durchführt.

Da aktuelle Computer digital sind, muss die Arbeit mit einem Bild auf eine Reihe von Zahlen reduziert werden, die die maximal mögliche Information enthalten. Um dies zu erreichen, wird das Bild in kleine Quadrate unterteilt, die eine Matrix bilden.

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

Somit ist es möglich, die vorhandenen Informationen über das Bild auf Zahlen zu reduzieren. Je kleiner die Quadrate der Matrix und je größer die Anzahl der Grautöne ist, desto detaillierter werden die bereitgestellten Informationen sein und desto mehr wird es dem tatsächlichen Bild ähneln.

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

Datenpräsentation und Speichersystem

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

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

Entwicklung

Die Computertomographie löst bestimmte Probleme der konventionellen Radiographie. Während dabei 4 Dichtegrade in den Bildern unterschieden werden können (Luft, Wasser, Fett und Kalzium), können im CT bis zu 2.000 Graustufen erhalten werden.

In der konventionellen Radiologie wird ein Bild mit drei Raumachsen auf einem zweidimensionalen Film erhalten. Dies bedeutet die Überlagerung der geröntgten Elemente. Bei der CT wird ein viel genaueres Bild der drei Achsen erhalten, wodurch die Überlagerung eliminiert wird.

Je größer die explorativen Sweeps des Systems sind, desto größer sind die Daten und desto wahrheitsgetreuer. Die Anzahl der Scans ist jedoch durch die Zeit, die zu ihrer Erstellung benötigt wird, sowie durch die Strahlenbelastung des Patienten begrenzt. Da ist es schädlich, es für eine lange Zeit zu erhalten.

Aufgrund all dessen haben sich die Computertomographiesysteme jedes Mal verbessert, indem sie die folgenden Prozesse durchlaufen haben:

Erste Generation

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

Nach dem Bewegen der Detektorröhre wurde ein weiterer Durchlauf durchgeführt, um die gesamte Fläche abzudecken. Diese Daten wurden im Computer gespeichert.

Zweite Generation

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

Dritte Generation

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

Die Translationsbewegungen der Röhre werden unterdrückt und sie dreht sich nur. Mit dieser Entwicklung wurden Zeiten von 4 Sekunden erreicht.

Heute wurde die Helix-Computertomographie entwickelt, bei der kontinuierlich durch zahlreiche Detektoren exponiert wird. Die Krankentrage bewegt sich ebenfalls mit hoher Präzision.

Dies macht es in wenigen Sekunden möglich, tomographische Schnitte des gesamten Schädels oder Thorax durchzuführen. Moderne Computersysteme ermöglichen darüber hinaus die schnelle Verarbeitung dieser Daten.

Modernste Tomographen ermöglichen die Erzeugung dreidimensionaler Bilder aus Informationen aus zweidimensionalen tomographischen Schichten.

Wie wird es gemacht?

Um das Verfahren durchzuführen, muss der Patient Metall oder andere Elemente, die die Untersuchung stören könnten, wie z. B. Gläser oder Zahnprothesen, entfernen.

Der Arzt kann dem Patienten einen speziellen Kontrastfarbstoff zur Verfügung stellen. Es dient dazu, innere Strukturen durch Röntgenstrahlen deutlicher zu erkennen.

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

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

Die Trage gleitet sanft in den Scanner und das Röntgengerät dreht sich um den Patienten. Jede Drehung erzeugt zahlreiche Bilder von Schnitten auf Ihrem Körper.

Der Vorgang kann zwischen 20 Minuten und 1 Stunde dauern. Es ist wichtig, dass der Patient vollständig ruhig ist, so dass die Bewegung die Exploration nicht beeinflusst.

Anschließend untersucht der Radiologe die Bilder. Dies ist ein Arzt in der Diagnose und Behandlung von Krankheiten auf der Grundlage von bildgebenden Verfahren spezialisiert.

Anwendungen

Die Computertomographie findet in fast allen Bereichen der Medizin Anwendung, auch in den Neurowissenschaften.

Es wird besonders verwendet, um den Hals, die Wirbelsäule, den Bauch, das Becken, die Arme, die Beine, etc. zu erforschen.

Außerdem können Bilder von inneren Organen des Körpers, wie der Leber, der Bauchspeicheldrüse, des Darms, der Nieren, der Blase, der Nebennieren, der Lunge, des Herzens, des Gehirns usw. erhalten werden. Es kann auch die Blutgefäße und das Rückenmark analysieren.

Die Hauptanwendungen der Computertomographie sind:

- CT des Thorax: Es kann Probleme in der Lunge, Herz, Speiseröhre, Aorta oder Gewebe der Mitte der Brust erkennen. Auf diese Weise finden Sie Infektionen, Lungenkrebs, Lungenembolie und Aneurysmen.

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

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

Intravenöse Pyelographie (IVP) ist eine Art von Computertomographie-Scan, der ein Kontrastmittel verwendet, um nach Hindernissen, Infektionen oder anderen Erkrankungen im Harntrakt zu suchen.

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

- CT-Bauchspeicheldrüse: Es wird verwendet, um Tumore in der Bauchspeicheldrüse oder eine Entzündung der Bauchspeicheldrüse (Pankreatitis) zu finden.

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

- TC Becken: Probleme in den Organen in diesem Bereich zu erkennen. Bei Frauen wird es verwendet, um die Gebärmutter, Eierstöcke und Eileiter zu erkunden. Für den Mann, die Prostata und die Samenblase.

- TC Arm oder Bein: Damit können Sie Probleme in der Schulter, Ellenbogen, Hand, Hüfte, Knie, Knöchel, Fuß erkennen. Dies kann Muskel- und Knochenerkrankungen als Frakturen diagnostizieren.

- Auf der anderen Seite ist Tomographie ein wesentlicher Leitfaden für Plan Operationen oder Strahlentherapien.

- Es ist auch nützlich, das zu kontrollieren Wirksamkeit der Behandlungen das wird ausgeführt.

- Die Hirn-Computertomographie dient auch zur Erkennung von Blutungen, Hirnverletzungen oder Frakturen im Schädel. Es wird verwendet, um Aneurysmen, Blutgerinnsel, Schlaganfälle, Tumore, Hydrocephalus, sowie Fehlbildungen oder Erkrankungen im Schädel zu diagnostizieren.

Risiken

Mit der Computertomographie sind nur wenige Risiken verbunden. Das Krebsrisiko kann jedoch erhöht werden, da bei diesem Verfahren die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung höher ist als bei herkömmlichen Röntgenaufnahmen.

Dieses Risiko ist sehr gering, wenn es nur eine Exploration gibt. Das Risiko erhöht sich für Kinder, besonders wenn es auf der Brust und dem Unterleib getan wird.

Allergische Reaktionen auf das Kontrastmittel können ebenfalls auftreten; hauptsächlich zu einer spezifischen Komponente, Iod. 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 nicht für Schwangere geeignet, da er dem Baby schaden kann. In diesen Fällen kann ein weiterer Test wie Ultraschall oder Magnetresonanztomographie empfohlen werden.

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