Bildgebende Diagnostik

Grundlagen der medizinischen Bildgebung

02. Juli 2020, 09:00 Uhr   |  medical design

Grundlagen der medizinischen Bildgebung
© Philips

CT-Scanner aus der Philips Computertomographie 6000 iCT Familie

Übersicht Technologien und Hersteller

Mit der Entdeckung der Röntgenstrahlung hat Wilhelm Conrad Röntgen auch gleichzeitig die Grundlage für Entwicklung der ältesten, bildgebenden Verfahren in der Medizin geschaffen. Dass diese auf den deutschen Physiker und Nobelpreisträger zurückgeht, wird spätestens beim Namen klar. Bei einer Röntgenuntersuchung wird die zu untersuchende Körperregion von Röntgenstrahlung durchdrungen. Die durch den Körper strömende Strahlung wird durch Gewebe mit unterschiedlicher Röntgenstrahldurchlässigkeit (Abschwächungskoeffizient) abgeschwächt und auf ein flaches Detektorsystem projiziert. 

Der Detektor, zum Beispiel Film oder digitaler Sensor, wandelt die Röntgenphotonen in elektrische Ladungen um, die proportional zur Energie der einfallenden Partikel sind. Als Ergebnis erhält man ein Projektionsbild, in dem verschiedene Körperschichten überlagert sind. Da Knochen Röntgenstrahlungen stärker absorbieren als Weichgewebe, erscheinen Knochenstrukturen in Röntgenbildern heller im Vergleich zum umliegenden Weichgewebe. 

Hersteller von Röntgenräten

  • Agfa Healthcare
  • Canon Medical
  • Fujifilm
  • Oehm und Rehbein
  • Samsung Healthcare

Spezielle Varianten der Röntgentechnik finden sich in der Mammographie. Der digitalen Subtraktionsangiographie sowie der digitalen Radiographie. 

Computertomographie

Das Problem beim Röntgen ist, dass hintereinanderliegende Strukturen wie Knochen überlagert werden. Neu entwickelte Verfahren wie die Computertomographie (CT) erzeugen überlagerungsfreie Schnittbilder. Dabei handelt es sich um ein 1976 von Godfrey Hounsfield (1919–2004) eingeführtes, bildgebendes Verfahren. 

CT-Geräte verwenden ebenfalls ionisierende Strahlung, basieren aber im Gegensatz zum Röntgen auf einem bogenförmigen Detektorsystem, das sich synchron mit einer Röntgenquelle dreht und mithilfe modernerer Verarbeitungstechniken hochauflösende 3D-Bilder einschließlich denen von Blutgefäßen und Weichgeweben erzeugt. Die weitere Verarbeitung ist dem der Röntgengeräte wieder sehr ähnlich: Detektoren registrieren den Grad der Strahlenabsorption von der jeweiligen Schicht und leiten diese an einen Computer weiter. Dieser rechnet die gemessenen Rohsignale in die Schichtbilder um. 

Hersteller von CT-Geräten

  • Canon Medical
  • GE Healthcare
  • Hitachi Medical
  • Philips Healthcare
  • Siemens Healthcare

Magnetresonanztomographie

Auf den ersten Blick sehen sich CT- und MRT-Aufnahmen sehr ähnlich. Diese Ähnlichkeit beschränkt sich jedoch nur auf den gleichen Wortstamm (Tomographie = Schichtuntersuchung). Das Prinzip, das der Magnetresonanztomographie (MRT) zugrunde liegt, ist ein völlig anderes. Die Geräte basieren auf dem Prinzip der Kernspinresonanz. Dabei visualisiert ein MRT-Bild die Verteilung der Magnetisierung der Gewebe einer Körperschicht zum Zeitpunkt der Messung unter Verwendung einer Graustufenskala.

Lesetipp: Einen ausführlichen Artikel zu physikalischen Grundlagen der Magnetresonanztomographie finden Sie hier

Ein weiterer Unterschied beider Verfahren (CT und MRT) besteht in ihrer Eignung zur Untersuchung von Materie mit unterschiedlicher Dichte. So eignet sich das MRT-Verfahren aufgrund seines besseren Weichteilkontrasts zur Darstellung von weichem Gewebe besser, während die Darstellung von Knochenstrukturen damit nur eingeschränkt möglich ist. 

Hersteller von MRT-Geräten

  • GE Healthcare 
  • Hitachi Medical
  • Philips Healthcare
  • Siemens Healthcare
  • Sternmed

Sonographie

Die Sonographie ist ein bildgebendes Verfahren mit Anwendung von Ultraschall zur Untersuchung von organischem Gewebe. Es basiert auf der Reflexion oder dem akustischen Echoeffekt von Ultraschallwellen mit Frequenzen zwischen 2 und 10 MHz an Gewebegrenzen. Ultraschallwellen sind mechanischen Ursprungs und können sich daher – anders als elektromagnetische Wellen – nur in Materie ausbreiten. 

Die Ultraschallwellen werden im sogenannten »Schallkopf« erzeugt und nach der Reflexion von diesem wieder empfangen. Die empfangenen Schallimpulse werden anschließend in elektrische Impulse umgewandelt und diese wiederum in Bildpunkte umgesetzt. Aus mehreren Bildpunkten entsteht schließlich ein 2-dimensionales Bild. 

Hersteller von Ultraschallgeräten

  • Alpinion    
  • Canon Medical
  • eZono    
  • Fujifilm SonoSite
  • GE Healthcare    
  • Hitachi    Medical
  • Mindray
  • Philips Healthcare
  • Samsung Healthcare
  • Siemens Healthcare
  • SonoScape

Quellen

[1] A. Patyuchenko: Drahtseilakt für Datenwandler (27. Juni 2020), https://www.medical-design.news/praxiswissen/drahtseilakt-fuer-datenwandler.165058.html (Stand 16. Juni 2020)

[2] M. Gevantmakher, C. Meinel: Medizinische Bildverarbeitung – eine Übersicht (o.J.), https://hpi.de/fileadmin/user_upload/fachgebiete/meinel/papers/Old_Source/TR_Med_Bildverarbeitung.pdf (Stand 16. Juni 2020)

(me)

Auf Facebook teilenAuf Twitter teilenAuf Linkedin teilenVia Mail teilen

Verwandte Artikel

WEKA FACHMEDIEN GmbH, Siemens Healthcare Diagnostics GmbH, Philips GmbH UB Healthcare, Agfa HealthCare GmbH