Grundlagen und Technik
Wie entstehen eigentlich Bilder aus dem Inneren unseres Körpers? Ob Magnetfelder, Röntgenstrahlen oder Ultraschallwellen – jedes bildgebende Verfahren nutzt eine andere Technologie. Wir erklären Ihnen verständlich, wie die verschiedenen Untersuchungsmethoden funktionieren und welche technischen Grundlagen dahinterstecken.
Unterschiedliche Technologien – ein gemeinsames Ziel
Die moderne medizinische Bildgebung ermöglicht faszinierende Einblicke in den menschlichen Körper. Je nach Untersuchungsverfahren werden unterschiedliche physikalische Prinzipien genutzt, um Organe, Knochen, Gewebe oder Stoffwechselvorgänge sichtbar zu machen. Die folgenden Abschnitte erklären Ihnen die wichtigsten technischen Grundlagen.
Magnetresonanztomographie (MRT)
Die Magnetresonanztomographie ist ein Hightech-Verfahren ohne Einsatz von Röntgenstrahlen. Stattdessen werden starke Magnetfelder und Radiowellen eingesetzt. Ein Computer errechnet aus den digitalen Daten Ansichten der untersuchten Körperregion.
Prinzip der Untersuchung
Die Magnetresonanztomographie macht sich Eigenschaften unserer körpereigenen Wasserstoffatomkerne zunutze, die sich wie winzige biologische Magnete verhalten. Die Untersuchung läuft im Wesentlichen in drei Schritten ab:
- Zunächst erzeugt der Magnetresonanztomograph (MRT) ein Magnetfeld, das etwa 10.000 bis 30.000mal stärker ist als das der Erde. Unsere Wasserstoffatomkerne richten sich im Magnetfeld aus.
- Danach gibt das Gerät ein Radiosignal ab, die Wasserstoffatome geraten in Schwingung. Wird das Signal abgeschaltet, kehren die Atomkerne in ihre Ausgangslage zurück und hinterlassen dabei elektrische Impulse (Kernresonanz).
- Antennenähnliche Empfangsspulen messen schließlich die abgegebene Energie. Aus den Impulsen errechnet ein Computer Informationen über die Zusammensetzung des Gewebes und setzt sie in Schnittbilder um.
Wasserstoffatome verhalten sich – je nach Art und Eigenschaft des Gewebes, in dem sie vorliegen – unterschiedlich. So gelingt es, gesunde von gesunden und gesunde von krankhaften Geweben zu unterscheiden. Werden die Messbedingungen verändert, lassen sich bestimmte Gewebearten noch besser darstellen, zum Beispiel Fettgewebe oder fließendes Blut.
MRT-Geräte – Technik und Weiterentwicklungen
Das Herz des Magnetresonanztomographen bildet ein tonnenschwerer Elektromagnet. An der Innenwand des Geräts befinden sich die Spulen. Je nach untersuchter Körperregion werden weitere Spulen zugeschaltet. Der Untersuchungsraum ist gegen Radiowellen von außen abgeschirmt. Neben den klassischen MRT-Geräten gibt es heute verschiedene Weiterentwicklungen, die beispielsweise mehr Platz, eine angenehmere Untersuchung oder besondere Untersuchungspositionen ermöglichen. Welche Unterschiede es gibt und welche Vorteile die einzelnen Gerätearten bieten, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten.
Offene MRT-Geräte – mehr Platz und Komfort
Einige Patient:innen beunruhigt es, während der MRT-Untersuchung still in einem Untersuchungstunnel liegen zu müssen. Diese Unruhe und Angst können sich jedoch auf die Bildgebung und damit auch auf die Bildqualität und Befundung auswirken. Manchmal müssen Untersuchungen daher abgebrochen oder wiederholt werden.
Um dem entgegenzuwirken, haben die Hersteller die Geräte weiterentwickelt. Es gibt leisere Geräte (Silent Scan/MRT), damit das MRT-typische Klopfen als weniger bedrohlich wahrgenommen wird, und es gibt Geräte mit einem größeren Tunneldurchmesser, damit die „Röhre“ nicht mehr als solche empfunden wird. Des Weiteren bieten Hersteller seit mehreren Jahren Geräte in offener Bauweise an, die seitlich nicht geschlossen sind („offene MRT“). Diese Geräte ermöglichen freie Sicht für die Patientinnen und Patienten während der Untersuchung und auch eine komfortablere Lagerung bei diversen Untersuchungen. Das wiederum kann die Angst der Betroffenen deutlich verringern und so auch zu besseren Ergebnissen führen.
Darüber hinaus verfügen offene MRT-Geräte über einen leichteren Zugang zu den Patient:innen und ermöglichen dadurch beispielsweise Operationen unter MRT-Kontrolle oder Untersuchungen von Gelenken in besonderen Stellungen. Besonders dezentrale Körperbereiche wie Hüfte, Schulter, Ellenbogen und Handgelenk profitieren davon und entlasten zudem schmerzgeplagte Patientinnen und Patienten dank einer bequemeren Lagerung.
Viele Menschen mit Klaustrophobie (Angst vor engen Räumen, umgangssprachlich „Platzangst“), anderen Angststörungen, mit großem Körpervolumen oder auch Kinder beziehungsweise deren Eltern fragen zunehmend nach Untersuchungen in offenen Geräten, deren Bildqualität allerdings nicht an die von modernen geschlossenen Geräten nach neuestem Stand heranreicht.
Das stärkste offene System in der Radiologie ist zurzeit ein MRT-Gerät mit 1,5 Tesla Feldstärke (Hochfeld); weit häufiger verbreitet sind aber derzeit noch Geräte mit mit niedriger (bis 0,55 Tesla) oder mittlerer Feldstärke (bis 1,0 Tesla).
Upright-MRT – Untersuchungen im Sitzen und Stehen
Neuerdings gibt es außerdem auch sogenannte Upright-MRT-Geräte, die Funktionsaufnahmen in stehender und sitzender Position unter natürlicher Körperbelastung ermöglichen. Als grundlegender Vorteil gegenüber der konventionellen MRT-Untersuchung im Liegen gilt, dass diese Geräte gewichtstragenden Strukturen im Körper unter der physiologischen Belastung und in Bewegung darstellen können.
Der Nachteil der Geräte ist ihre geringe Feldstärke, die die Qualität der Bilder und damit der Befundung beeinträchtigen kann. Die Kosten für Untersuchungen in Upright-MRT-Geräten übernehmen die gesetzlichen Krankenkassen nur bei medizinischer und ärztlich begründeter Notwendigkeit; also nur dann, wenn eine Untersuchung im Liegen keine ausreichende Diagnostik ermöglicht oder den Patient:innen beispielsweise aufgrund von Schmerzen oder Bewegungseinschränkungen nicht möglich ist. Idealerweise besorgen Sie sich dafür eine vorherige Kostenübernahme-Zusage Ihrer Krankenkasse.
Computertomographie (CT)
Bei der Computertomographie (CT) handelt es sich um eine spezielle computerisierte Form der Röntgenuntersuchung, die Querschnittsbilder der untersuchten Körperregion ermöglicht. Deshalb wird sie auch als Schnittbildverfahren bezeichnet.
Die CT ermöglicht es Ärzt:innen, bestimmte Erkrankungen auszuschließen oder krankhafte Organveränderungen ohne die störenden Überlagerungen darzustellen, die bei konventionellen Röntgenbildern typisch sind.
Wie entstehen die CT-Bilder?
Die Computertomographie beruht auf der konventionellen Röntgentechnik. Einerseits handelt es sich um eine computergestützte Technik, andererseits zeigt das Wort „Tomographie“ (griechisch: Tomos = Schneiden und Graphos = Zeichnen) an, dass der Körper in Schichten abgebildet wird.
Die Funktionsweise lässt sich in vier rechts aufgeführten Schritte unterteilen.
Eine Nachbearbeitung der gemessenen Daten ermöglicht es außerdem, dreidimensionale Darstellungen des untersuchten Bereichs zu erzeugen oder bestimmte Bildinformationen gezielt zu unterdrücken.
Positionierung im CT-Gerät
Erzeugung der Röntgenstrahlung
Innerhalb der Gantry befinden sich eine Röntgenröhre, die die Röntgenstrahlung erzeugt, sowie Blenden, die diese Röntgenstrahlung zu einem schmalen Fächerstrahl einblenden. Die Strahlung durchdringt den zu untersuchenden Körperteil und wird dabei von verschiedenen Strukturen wie Fett, Muskeln, Organen und Knochen unterschiedlich stark abgeschwächt.
Messung und Verarbeitung
Auf der gegenüberliegenden Seite der Röntgenröhre befinden sich Detektoren, die die ankommende Röntgenstrahlung messen und die Daten an einen leistungsfähigen Computer senden. Da Röntgenröhre und Detektoren den Körper während der Untersuchung umkreisen, werden die Organe in jeder Schicht aus nahezu eintausend Richtungen aufgenommen.
Entstehung der Schnittbilder
Der Computer verarbeitet die Messwerte, ordnet ihnen Graustufen zu und erzeugt daraus nahezu verzögerungsfrei Schichtbilder, sogenannte Tomogramme. Um mehrere dieser Schichtbilder zu erzeugen, wird die Patientenliege geringfügig weiter vorgeschoben und der Vorgang wiederholt.
Was passiert mit den CT-Bildern?
Neben der eigentlichen Untersuchung bietet die moderne CT-Technologie weitere Möglichkeiten: Bilder können mit anderen Untersuchungsverfahren kombiniert, digital gespeichert und für die weitere Behandlung bereitgestellt werden.
Hybridtechnik – verschiedene Verfahren kombiniert
Die sogenannte Hybridtechnik verbindet die Schnittbilder und Aufnahmen verschiedener Untersuchungsgeräte miteinander, um die Vorteile der verschiedenen Verfahren zu kombinieren. Ein gutes Beispiel für eine solche Hybridtechnik ist das sogenannte PET-CT, das die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) als nuklearmedizinisches Verfahren (mit guter funktioneller Darstellung) mit dem Computertomogramm (mit guter anatomischer Darstellung) auf einer kombinierten Abbildung zeigen kann.
Digitale Bildarchivierung und Weitergabe
Die einzelnen Querschnittbilder werden als sogenannte „images“ vom Bildschirm in ein digitales Archiv (PACS = Picture Archiving & Communication System) übertragen, wo sie –wie alle anderen Röntgendokumentationen auch – dauerhaft archiviert werden. Die meisten Radiologien stellen Ihnen für Ihre weiterbehandelnde Praxis wahlweise eine CD mit den Untersuchungsbildern oder einen Link zu einem Portal, wo Sie die Bilder und gegebenenfalls auch den Befund selbst herunterladen können, zur Verfügung. Der direkte Zugriff auf die Bilddaten über ein PACS-System verkürzt die Zeitdauer für die Bildverwaltung und ermöglicht die direkte Bereitstellung an weiterbehandelnde Praxen.
Das CT-Gerät und seine Weiterentwicklungen
In einem modernen Computertomographen kann das Röhren-/Detektorsystem in einer Sekunde mehrmals um den Körper rotieren. Oft wird dabei die Patientenliege kontinuierlich vorgeschoben und die gemessenen Informationen beschreiben somit eine Spirale. Diese spezielle Form der Untersuchung nennt man „Spiral-CT“. Hierbei werden Patient:innen und Röntgenröhre gleichzeitig bewegt. Statt einzelner „Scheiben des Körpers“ entsteht ein spiralförmiger Datensatz, der anschließend in Schichtbilder umgerechnet werden kann – und das an unterschiedlichen Stellen und in verschiedenen Ebenen. Die Spiraltechnik ermöglicht zudem eine geringere Strahlenbelastung für die Patient:innen und eine höhere Schnelligkeit – ein Vorteil vor allem für Ältere und Kinder (zum Beispiel beim zwischendurch erforderlichen Luftanhalten).
Mehrschicht-CT
Moderne Geräte verwenden sogar mehrere Röhren-/Detektorsysteme parallel und können somit auch mehrere Fächerstrahlen gleichzeitig aussenden und empfangen. Es handelt sich um Multidetektor- oder Multi-Slice-CTs (MSCTs – auch als Mehrschicht-CT bezeichnet), neue Geräte können von 16 oder 64 bis hin zu 320 Zeilen/Schichten gleichzeitig erfassen. Eine MSCT erzeugt so viele Einzelschichten, dass quasi ein „Volumenscan“ entsteht. Die Schnelligkeit für einen solchen Volumenscan steigt mit zunehmender „Zeilenzahl“ rasant an, wovon insbesondere verletzte Personen sehr profitieren. Außerdem bietet die Schnelligkeit Vorteile für Aufnahmen mit Phasen, in denen Sie den Atem zwischendurch kurz anhalten müssen (Atem-Anhaltephasen).
Dual-Source-CT
Sogenannte „Dual-Source-CTs“ (DSCT) arbeiten mit zwei Röntgenröhren bei verschiedenen Energiestufen. Auf diese Weise lassen sich Gewebe und Flüssigkeiten darstellen und gleichzeitig Gefäße, Knochen und Weichteile noch besser differenzieren.
Photon-Counting-CT
Die neueste Generation der Computertomographen setzt sogenannte Photon-Counting-Detektoren (PCCT) in Verbindung mit integrierter künstlicher Intelligenz (KI) ein, um Röntgenstrahlen ohne Umweg über Licht in elektrische Signale umzuwandeln. Damit geht eine deutlich höhere räumliche Auflösung bei weit reduzierter Strahlenbelastung einher.
Nachbearbeitung digitaler Bilddaten
Die mögliche Nachverarbeitung der Bilder am Computer bietet gegenüber dem konventionellen Röntgen zusätzliche Möglichkeiten:
Ansicht der aufgenommen Bilder in verschiedenen sogenannten „Fenstertechniken”
Das bedeutet, dass auf den Aufnahmen nacheinander sehr verschiedene Gewebegruppen genau untersucht werden können. Bei einem Schädelbasisbruch beispielsweise ermöglicht die „Knochenfensterung” erst einen genauen Blick auf die Schädelbasis und danach durch eine zweite Darstellung auf die Hirnweichteile.
Sekundärrekonstruktionen
Vormals als Querschnittsbilder aufgenommene Organabschnitte können als neue Ansicht, zum Beispiel als Seitenansicht, nachberechnet werden. Genauso lassen sich beliebige neue Schnittrichtungen durch den Organabschnitt darstellen.
3-D-Rekonstruktionen
Darstellung eines Organabschnittes als dreidimensionale Figur.
3-D-„Fly through“
Darstellung von Körperhöhlen als simulierte Endoskopie, die virtuelle Koloskopie (Darm) oder virtuelle Bronchoskopie (Bronchien) beispielsweise zur Früherkennung von Erkrankungen in diesen Körperregionen.
CT-Bilder dienen häufig als Wegweiser für Gewebeentnahmen und minimalinvasive Eingriffe. Dabei ist die Untersuchung völlig schmerzfrei, nicht invasiv und genau. Somit können diese Verfahren manchen chirurgischen Eingriff zu diagnostischen Zwecken ersetzen. Und so besitzt „High-Tech Medizin” durchaus auch kosteneinsparendes Potenzial.
Röntgen
Trotz der Weiterentwicklung anderer Verfahren (Computertomographie /CT, Magnetresonanztomographie/MRT) ist das konventionelle Röntgen noch immer ein wichtiges Verfahren in der Radiologie – vor allem bei der Darstellung von Knochen (z.B. Diagnose von Brüchen).
Wie entsteht ein Röntgenbild?
Mit Hilfe von Röntgenstrahlen entstehen Bilder des Körperinneren. Hierbei macht man sich zunutze, dass die durch den Körper tretende Strahlung an unterschiedlichen Geweben unterschiedlich stark abgeschwächt wird. Haut, innere Organe wie Leber, Herz, usw. lassen im Vergleich mehr Strahlung durch als Knochen oder Zähne. Nach dem Durchtritt durch den Körper verlässt eine gewisse verbliebene Strahlenmenge den Körper wieder. Moderne Geräte besitzen eine Belichtungsautomatik, die nach Erreichen der vorgegebenen Dosisleistung die Röntgenstrahlung automatisch abschaltet. Die moderne Radiologie nutzt statt der einst üblichen Röntgenfilme beim konventionellen Röntgen mittlerweile digitale Technologien. Auch die sogenannten Durchleuchtungsverfahren gehören in den Bereich “konventionelles Röntgen”. Dabei geht es vor allem darum, Organbewegungen (Darmperistaltik, Atmung etc.) zu erkennen und zu dokumentieren. Über einen Monitor können die Radiologin/der Radiologe dann funktionelle Abläufe im Körper kontinuierlich auf dem Monitor beobachten.
Röntgenfilm adé: Von analog zu digital
Klassische Röntgenfilme (analoges Röntgen) gehören mittlerweile – nahezu – der Vergangenheit an. Moderne radiologische Praxen nutzen mittlerweile digitale Technologien mit weit geringerer Strahlenbelastung für die Untersuchungspersonen. Das Prinzip dahinter ist das gleiche, aber ohne Verwendung eines Films. Dabei messen ein elektronischer Sensor oder Speicherfolien die durch den Körper tretende Röntgenstrahlung, die nachträglich in digitale Signale umgewandelt und von einem Computer weiterbearbeitet wird.
Mammographie
Die weibliche Brust (= lat. Mamma) bringt für die Darstellung auf einem Röntgenbild einige Schwierigkeiten mit sich. Das weiche Gewebe enthält zahlreiche Details, die aber nur leichte Unterschiede in ihrer Dichte aufweisen. Um dennoch feinste Strukturen deutlich abgrenzen zu können, nutzt man mit einem eigens für diese Untersuchung entwickelten Gerät sowie speziellem Zubehör verschiedene physikalische Gegebenheiten aus.
Prinzip der Untersuchung
Die Mammographie ist die spezielle Röntgenuntersuchung der Brust. Mit einer besonders „weichen“, also niederenergetischen Röntgenstrahlung werden die Drüsenstrukturen der Brust dargestellt. Die nicht in der Brust absorbierte Röntgenstrahlung erscheint auf dem anschließenden Bild schwarz; das Brustdrüsengewebe bleibt weiß und ist so besonders gut sichtbar.
Radiolog:innen können dann auf dem Röntgenbild feine Unterschiede in der Dichte und Zusammensetzung des Drüsengewebes erkennen oder winzige Verkalkungen (Mikrokalk), die oft einen ersten Hinweis auf Brustkrebs liefern.
Gut oder böse?
Ob ein Befund, also ein per Mammographie entdeckter Tumor, gutartig oder bösartig ist, lässt sich in der Regel nicht allein auf Basis dieser Untersuchung klar feststellen. Ein Krebsverdacht erfordert daher Folgeuntersuchungen – wie beispielsweise eine Sonographie (Ultraschall), eine MRT-Untersuchung (MR-Mammographie) oder eine Biopsie (Gewebeprobe). Erst dann kann das ärztliche Team eine eindeutige Aussage treffen.
Das Mammographie-Gerät
Das Mammographie-Gerät ist ein Spezialgerät und eine Abwandlung des üblichen Röntgensystems. Durch die Besonderheiten seiner Bauart treten die Unterschiede zwischen Haut, Fettgewebe, Drüsengewebe und Verkalkungen besonders deutlich hervor. Im Prinzip entstehen die Röntgenstrahlen in gleicher Weise wie beim konventionellen Röntgen, allerdings kommt eine Mammographie im Vergleich dazu mit einer weit geringeren Strahlenbelastung aus.
Wenig Strahlung – große Wirkung
Viele Frauen machen sich Gedanken aufgrund der Strahlenbelastung durch eine Mammographie; speziell auch hinsichtlich ihrer Teilnahme am zweijährlich stattfindenden Mammographie-Screening.
Die Strahlenbelastung einer Mammographie-Untersuchung liegt heutzutage zwischen 0,2 und 0,3 Millisievert (mSv); das entspricht ungefähr der Belastung (Strahlenexposition) eines Langstreckenflugs oder zirka einem Zehntel der durchschnittlichen jährlichen Hintergrundstrahlung, der wir alle ausgesetzt sind.
Im Vergleich dazu steht der wissenschaftlich erwiesene hohe gesundheitliche Nutzen. Denn ein früh erkannter Brustkrebs bietet heutzutage Heilungschancen von bis zu über 90 Prozent.
Die digitale Mammographie
Wie auch beim konventionellen Röntgen haben klassische Röntgenfilme bei der Mammographie längst ausgedient. Die moderne Mammographie erzeugt statt der üblichen Röntgenfilme digitale Röntgenbilder mit anschließendem Bildschirm-Befund und allen Vorteilen der digitalen Nachverarbeitung.
Als Verfahren der Wahl (Goldstandard) gilt hier inzwischen die digitale Vollfeld-Mammographie (DR), die mittels Festkörperdetektoren die Röntgenstrahlung direkt in elektrische Signale umwandeln kann. Im Vergleich zur einst üblichen analogen Mammographie kommt dieses Verfahren mit einer um rund 40% verringerten Strahlendosis aus.
Die sogenannte CR-Mammographie (Speicherfolien-Mammographie) arbeitet mit Speicherfolien und liefert im Vergleich zur Vollfeld-Mammographie eine geringere Bildqualität. Dieses digitale Mammographie-Verfahren basiert auf einer inzwischen älteren Technik und immer weniger Praxen arbeiten mittlerweile damit.
Nachbearbeitung digitaler Bilddaten
Die dank digitaler Technik mögliche Nachverarbeitung der Bilder am Computer bietet gegenüber dem konventionellen Röntgen zusätzliche Möglichkeiten. Die Aufnahmen können mittels der Anwendung verschiedener sogenannter “Fenstertechniken” verschiedene Gewebegruppen untersuchen.
Im Rahmen der Auflösungsfähigkeit kann heute mit Hilfe digitaler Technik jeder Anteil der Brust wie mit einer Lupe angeschaut und ausgewertet werden; unterstützt von moderner Software und mittlerweile auch künstlicher Intelligenz (KI).
Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
Das Prinzip der Untersuchung beruht darauf, dass die Patient:innen per Spritze eine einfache Zuckerverbindung (z. B. Glukose) erhalten, an die eine radioaktive signalgebende Substanz (Tracer) gekoppelt ist. Diese Substanz verteilt sich mit dem Blutfluss im gesamten Körper und wird von stoffwechselaktiven Zellen aufgenommen – je mehr Stoffwechselaktivität eine Zelle besitzt, desto höher liegt die Aufnahme. Eine Zeitlang ist somit eine Unterscheidung zwischen sehr stoffwechselaktiven Zellverbänden und weniger aktiver Umgebung möglich. Mehrere um den Patienten angeordnete Detektoren des PET-Scanners messen dann die aus dem menschlichen Körper abgegebene radioaktive Strahlung und ordnen sie dem Entstehungsort zu. Ein Computer rechnet dies anschließend in Bildinformationen um.
Der Positronen-Emissions-Tomograph
Das PET-Gerät ähnelt einem Computertomographen. Der Patient:innen liegen auch hier auf einer fahrbaren Liege, die in einen Ring geschoben wird. Neben dem Vollring-PET gibt es auch Doppelkopf-Gamma-Kameras, die in ähnlicher Weise funktionieren (Koinzidenzkamera). Der PET enthält zahlreiche kleine Detektoren, die radioaktive Strahlung messen können, die das radioaktiv markierte Medikament aufgespürt hat. Dadurch lassen sich krankhafte Befunde erkennen, lange bevor andere bildgebenden Verfahren diese sichtbar machen können. Leider ist lediglich die Anreicherung im Gewebe erkennbar, man erkennt nur grobe oder kleinere Bildpunkte. Die genaue örtliche Zuordnung innerhalb eines Organs und der Schichthöhe kann nur mit einem anderen bildgebenden Verfahren erfolgen. Daher wird eine PET heutzutage häufig mit einer Computertomographie in einem einzigen Untersuchungsschritt kombiniert.
PET/CT – zwei auf einen Streich
Eine PET/CT-Untersuchung vereint zwei radiologische Untersuchungen in einem: eine Positronen-Emmissions-Tomographie und eine Computertomographie. Die beiden Tomographen sind dabei eng hintereinander montiert und starr verbunden; die CT- wird vor der PET-Untersuchung durchgeführt.
Gegenüber den früher üblichen jeweiligen Einzeluntersuchungen hat die PET/CT als kombinierte Untersuchung sogar weitere Indikationen für PET bei Therapien erschlossen: zum Beispiel die funktionsorientierte Strahlentherapieplanung, Interventionen und Biopsien.
Ultraschall (Sonographie)
Ultraschallwellen entstehen im Schallkopf durch sogenannte piezoelektrische Kristalle, die die von einem Generator kommenden elektrischen Impulse in Schallwellen umwandeln. Diese Schallwellen werden als Impuls ausgesandt und dringen in den zu untersuchenden Körperteil ein. Je nach Zusammensetzung des Gewebes kommt es zu unterschiedlicher Absorption, Streuung, Reflexion oder Brechung. Anschließend wirkt der Schallkopf als Empfänger: Er nimmt die von der Materie reflektierten Schallimpulse auf, die wiederum eine elektrische Wechselspannung erzeugen. Aus der Laufzeit des ausgesandten Signals und der Intensität des empfangenen Echos berechnet ein Computer dann ein Live-Bild, das auf einem Monitor angezeigt und ausgedruckt werden kann. Der untersuchende Arzt erhält also zweidimensionale Bilder, die ihm eine räumliche Vorstellung von Größe, Form und Struktur des untersuchten Bereiches vermitteln.
Spezielle Schallköpfe und Technologien ermöglichen inzwischen auch dreidimensionale Ultraschall-Darstellungen (3D) oder sogar vierdimensionale Darstellungen in Echtzeit-Bewegung (4D).
“Baby-Kino” in 3D: Nur noch bei medizinischer Notwendigkeit!
Bis vor wenigen Jahren ließen sich manche werdenden Eltern gern auf eigene Kosten dreidimensionale Ultraschallbilder von ihrem ungeborenen Nachwuchs anfertigen. Dies ist seit 2021 per Strahlenschutzverordnung verboten. Sonographische 3D- und 4D-Darstellungen liefern bei entsprechender Indikation (beispielsweise bei Verdacht auf Fehlbildungen) wertvolle Diagnose-Informationen.
Nuklearmedizin
Bei der nuklearmedizinischen Funktionsdiagnostik kommen sogenannte kurzlebige Radionuklide (= radioaktive Substanzen) ins Spiel, die je nach ihrer Beschaffenheit und chemischen Zusammensetzung an verschiedenen Stoffwechselvorgängen des Körpers teilnehmen oder sich im Stoffwechsel des zu untersuchenden Organs oder Gewebes anreichern.
Radionuklide
Beispiele für in der Diagnostik verwendete Radionuklide:
• 99m-Tc-Pertechnetat (Tc = Technetium) zur Schilddrüsen-Szintigraphie
• 99m-Tc-Phosphate für die Knochen-Szintigraphie
• 201-Thallium zur Untersuchung der Herzmuskeldurchblutung (Herz-Szintigraphie)
Diese kurzlebigen Radionuklide senden durch den radioaktiven Zerfall Strahlung aus. Das am häufigsten verwendete Nuklid, 99m-Tc, hat eine kurze Halbwertszeit von nur 6 Stunden. Der Begriff Halbwertszeit bedeutet, dass bereits nach 6 Stunden nur noch die Hälfte der Strahlendosis vorhanden ist. Da man den Körper nicht unnötig lange einer Strahlenbelastung aussetzen will, nutzt man in der medizinischen Diagnostik entsprechend kurzlebige Nuklide; außerdem hauptsächlich reine Gamma-Strahler. Bei der Therapie mit Radionukliden kommen jedoch häufig Beta-Strahler zum Einsatz.
Gammakamera, SPECT
Spezielle Gamma-Kameras messen die Aktivitätsverteilung der aus dem Körper freigesetzten Gamma-Strahlung, empfangen von speziellen Kristallflächen (z.B. Cäsiumjodid). In den Kristallen entstehen Lichtblitze, die Detektoren in ein elektrisches Signal umwandeln. So entsteht ein digitales Bild für die anschließende Weiterverarbeitung per Computer, der dann Farbbilder erzeugt. Dabei ordnet der Computer den Bereichen je nach ihrer Aktivität unterschiedliche Farben zu. So steht beispielsweise die die Farbe rot für viel Aktivität, blau für wenig.
Zur besseren Beurteilung einzelner Untersuchungsregionen können ohne zusätzliche Strahlenbelastung Schichtaufnahmen, ähnlich wie bei einer Computertomographie, durchgeführt werden. Die so genannte „Single-Photon-Emission-Computed-Tomography“ (SPECT) erlaubt eine überlagerungsfreie Darstellung ausgewählter Areale.
Häufige Fragen und Antworten
In den letzten Jahren wurden uns über dieses Portal viele interessante Fragen gestellt. In unseren FAQ finden Sie die häufigsten Fragen und die Antworten unserer radiologischen Expertinnen und Experten.
