Medizinische Bildgebung

Bildgebende Verfahren: Bestrahlung

Was sind Röntgenaufnahmen und wie funktionieren sie? 

Röntgenaufnahmen sind das häufigste und am weitesten verbreitete bildgebende Diagnoseverfahren. Meist handelt es sich hierbei um die erste bildgebende Untersuchung. Sie werden hauptsächlich bei orthopädischen Beschwerden eingesetzt. Der abzubildende Körperteil wird zwischen dem Röntgengerät und dem fotografischen Film oder dem digitalen Röntgensensor positioniert. Der Patient oder die Patientin muss stillhalten, während das Gerät kurzzeitig elektromagnetische Wellen (Strahlung) durch den Körper schickt und den Film belichtet, der die innere Struktur des Körpers widerspiegelt. Röntgenbilder sind nicht so detailliert wie Bilder, die mit komplizierteren Techniken erstellt werden. Sie sind jedoch das gebräuchlichste bildgebende Verfahren zur Beurteilung eines orthopädischen Problems und in den meisten Arztpraxen ohne weiteres verfügbar.

Röntgen lässt erkrankte Bereiche heller erscheinen

Knochen, Verkalkungen, einige Tumoren und andere dichte Gewebe erscheinen weiß oder hell, weil sie die Strahlung absorbieren. Weniger dichtes Weichteilgewebe und Brüche im Knochen lassen die Strahlung durch, so dass diese Teile auf dem Röntgenfilm dunkler erscheinen. Der Patient oder die Patientin wird meist aus mehreren Winkeln geröntgt. In der Regel dauert die Röntgenaufnahme ca. 10 Minuten. Die Bilder werden nach der Anfertigung auf einem Computerbildschirm ausgewertet.

Röntgen benötigt im Einzelfall Kontrastmittel

In manchen Fällen wird während der Röntgenaufnahme ein Kontrastmittel oder Farbstoff in ein Gelenk gespritzt. Diese Untersuchung hilft, die Weichteilstrukturen im Gelenk darzustellen. Es kann auch die Platzierung der Nadel im Gelenk bestätigen, wenn Flüssigkeit entfernt oder ein Medikament in das Gelenk injiziert wird.

Welche Risiken gehen von Röntgenaufnahmen aus?

Die Strahlenbelastung durch Röntgenstrahlen ist nicht schädlich. Bei schwangeren Frauen werden jedoch erhöhte Vorsichtsmaßnahmen ergriffen.

Was ist eine Angiographie und wie funktioniert sie?

Die Angiographie ist eine Röntgenuntersuchung, mit der die Blutgefäße untersucht werden. Auf einem normalen Röntgenbild sind die Blutgefäße nicht deutlich zu erkennen, daher muss zunächst ein spezieller Farbstoff (Kontrastmittel) ins Blut injiziert werden. Dadurch werden die Blutgefäße hervorgehoben, sodass eventuelle Probleme erkannt werden können. Im Anschluss werden Röntgenbilder aufgenommen, auf denen die Blutgefäße durch den vorher injizierten Farbstoff gut sichtbar sind. Die Röntgenbilder, die bei einer Angiographie entstehen, werden Angiogramme genannt. Die Untersuchung dauert in der Regel zwischen 30 Minuten und 2 Stunden und wird in der Röntgenabteilung oder Radiologie eines Krankenhauses durchgeführt.

Welche Arten der Angiographie gibt es? 

Es gibt verschiedene Arten von Angiografien, je nachdem, welcher Teil des Körpers untersucht werden soll.

Zu den gängigen Arten gehören:
 

• Koronarangiographie: Untersuchung des Herzens und der umliegenden Blutgefäße
• zerebrale Angiographie: Untersuchung der Blutgefäße im und um das Gehirn
• Lungenangiographie: Untersuchung der Blutgefäße, die die Lunge versorgen
• Nierenangiographie: Überprüfung der Blutgefäße, die die Nieren versorgen

Gelegentlich wird die Angiographie auch mit Scans anstelle von Röntgenstrahlen durchgeführt. Diese werden als CT-Angiographie oder MRT-Angiographie bezeichnet.

Welche Risiken birgt eine Angiografie?

Die Angiografie ist im Allgemeinen eine sichere und schmerzlose Untersuchung. Da für die Injektion des Kontrastmittels (jodhaltiges Kontrastmittel) meist ein kleiner Schnitt in der Haut im Bereich der Leiste gemacht wird, kann es Tage oder Wochen nach der Angiographie zu Blutergüssen, kleinen Klumpen oder dem Gefühl von Wundsein an der Einschnittstelle auf der Haut kommen.

Was ist eine Computertomographie und wie funktioniert sie?

Die Computertomographie (CT) ist ein computergestütztes Röntgenbildgebungsverfahren. Hierbei wird ein schmaler Röntgenstrahl um den Körper gedreht. Dabei werden Signale erzeugt, die vom Computer des Geräts verarbeitet werden, um Querschnittsbilder („Schichten“) des Körpers zu erzeugen. Diese Schichten werden als tomographische Bilder bezeichnet und enthalten detailliertere Informationen als herkömmliche Röntgenaufnahmen. Sobald der Computer des Geräts eine Reihe von aufeinanderfolgenden Schichten erfasst hat, können diese digital „gestapelt“ werden. So wird ein dreidimensionales Bild des Patienten oder der Patientin erstellt, das eine einfachere Identifizierung und Lokalisierung grundlegender Strukturen sowie möglicher Tumoren oder Anomalien ermöglicht.

Unterschied zwischen CT und Röntgen

Im Gegensatz zum konventionellen Röntgen, bei dem eine feste Röntgenröhre zum Einsatz kommt, verwendet ein CT-Scanner eine motorisierte Röntgenquelle, die sich um die kreisförmige Öffnung einer donutförmigen Struktur, der sogenannten Gantry, dreht. Während eines CT-Scans liegt der Patient oder die Patientin auf einem Bett, das sich langsam durch die Gantry bewegt, während sich die Röntgenröhre um den Patienten dreht und schmale Röntgenstrahlen durch den Körper schießt. Anstelle von Filmen verwenden CT-Scanner spezielle digitale Röntgendetektoren, die sich direkt gegenüber der Röntgenquelle befinden. Wenn die Röntgenstrahlen den Patienten verlassen, werden sie von den Detektoren aufgefangen und an einen Computer weitergeleitet.

CT erstellt Bilder in Schichten

Jedes Mal, wenn die Röntgenquelle eine volle Umdrehung vollzieht, konstruiert der CT-Computer mit Hilfe ausgeklügelter mathematischer Verfahren einen 2D-Bildausschnitt des Untersuchten. Die Dicke des Gewebes, das in jeder Bildschicht dargestellt wird, kann je nach verwendetem CT-Gerät variieren, liegt aber in der Regel zwischen 1 und 10 Millimetern. Wenn eine vollständige Schicht fertiggestellt ist, wird das Bild gespeichert und das motorisierte Bett schrittweise in die Gantry vorwärts bewegt. Der Röntgenvorgang wird dann wiederholt, um einen weiteren Bildausschnitt zu erzeugen. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die gewünschte Anzahl von Schichten aufgenommen wurde.

CT ermöglicht 3D-Aufnahme des Körpers

Die Bildschichten können entweder einzeln angezeigt oder vom Computer übereinandergelegt werden, um ein 3D-Bild vom Körper zu erstellen, das das Skelett, die Organe und das Gewebe sowie alle Anomalien zeigt, die der Arzt zu erkennen versucht. Diese Methode hat viele Vorteile, u. a. die Möglichkeit, das 3D-Bild im Raum zu drehen oder Schichten nacheinander zu betrachten, wodurch es einfacher wird, die genaue Stelle zu finden, an der sich ein Problem befinden könnte.

CT liefert präzisere Aufnahmen als Röntgen

CT-Aufnahmen können dazu verwendet werden, Krankheiten oder Verletzungen in verschiedenen Körperregionen zu erkennen. So ist die Computertomographie beispielsweise ein nützliches Screening-Instrument zur Erkennung möglicher Tumoren oder Läsionen im Bauchraum geworden. Eine CT-Untersuchung des Herzens kann angeordnet werden, wenn der Verdacht auf verschiedene Arten von Herzerkrankungen oder Anomalien besteht. Die Computertomographie kann auch zur Darstellung des Kopfes verwendet werden, um Verletzungen, Tumoren und Gerinnsel, die zu Schlaganfällen, Blutungen und anderen Erkrankungen führen, zu erkennen. Die Lunge kann abgebildet werden, um das Vorhandensein von Tumoren, Lungenembolien (Blutgerinnseln), überschüssiger Flüssigkeit und anderen Erkrankungen wie Emphysemen oder Lungenentzündungen zu erkennen. Eine CT-Untersuchung ist besonders nützlich bei der Darstellung komplexer Knochenbrüche, stark abgenutzter Gelenke oder Knochentumoren, da sie in der Regel mehr Details liefert als eine herkömmliche Röntgenaufnahmen.

Welche Risiken birgt eine Computertomographie?

CT-Untersuchungen sind schnell, schmerzlos und im Allgemeinen sicher. Die Strahlenbelastung bei einer Computertomographie ist unterschiedlich hoch, je nachdem, wie viele Teile des Körpers gescannt werden. Die Strahlenbelastung ist zwar nicht besonders hoch, dennoch werden CT-Untersuchungen nur durchgeführt, wenn sie medizinisch unbedingt notwendig sind.

Was ist eine Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und wie funktioniert sie?

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein nuklearmedizinisches Verfahren, mit dem die Stoffwechselaktivität der Zellen im Körpergewebe gemessen wird. Die PET ist eigentlich eine Kombination aus Nuklearmedizin und biochemischer Analyse. Sie wird vor allem bei Patientinnen und Patienten mit Hirn-, Herz- und Krebserkrankungen eingesetzt. Mithilfe der PET werden biochemische Veränderungen im Körper sichtbar gemacht.

PET verwendet geringe Mengen radioaktiver Substanzen

Bei der PET handelt es sich um ein nuklearmedizinisches Verfahren. Das bedeutet, dass während des Verfahrens eine kleine Menge einer radioaktiven Substanz (Radiopharmakons, Radionuklid oder radioaktiver Tracer) verwendet wird, um die Untersuchung des Gewebes zu unterstützen. Bei PET-Untersuchungen wird insbesondere der Stoffwechsel eines bestimmten Organs oder Gewebes untersucht, so dass Informationen über die Physiologie (Funktionalität) und Anatomie (Struktur) des Organs oder Gewebes sowie seine biochemischen Eigenschaften ausgewertet werden. Mit der PET können biochemische Veränderungen in einem Organ oder Gewebe festgestellt werden, die den Beginn eines Krankheitsprozesses erkennen lassen, bevor anatomische Veränderungen im Zusammenhang mit der Krankheit mit anderen bildgebenden Verfahren wie der Computertomographie (CT) oder der Magnetresonanztomographie (MRT) sichtbar werden.

PET wird hauptsächlich in der Onkologie eingesetzt

PET unterscheidet sich von anderen nuklearmedizinischen Untersuchungen dadurch, dass sie den Stoffwechsel im Körpergewebe nachweist, während bei anderen nuklearmedizinischen Untersuchungen die Menge einer radioaktiven Substanz gemessen wird, die sich im Körpergewebe an einer bestimmten Stelle ansammelt, um die Funktion des Gewebes zu untersuchen. Sie wird am häufigsten von Onkolog:innen, Neurolog:innen, Neurochirurg:innen und Kardiolog:innen eingesetzt. Mit den Fortschritten in der PET-Technologie wird dieses Verfahren jedoch zunehmend auch in anderen Bereichen eingesetzt.

PET und CT werden auch kombiniert eingesetzt

Die PET kann auch in Verbindung mit anderen diagnostischen Tests wie der Computertomographie (CT) oder der Magnetresonanztomographie (MRT) eingesetzt werden, um genauere Informationen über bösartige (krebsartige) Tumoren und andere Läsionen zu erhalten. Bei neueren Technologien werden PET und CT in einem Scanner kombiniert, was als PET/CT bezeichnet wird. PET/CT ist besonders vielversprechend bei der Diagnose und Behandlung von Lungenkrebs, der Beurteilung von Epilepsie, der Alzheimer-Krankheit und koronaren Herzkrankheiten.

Radiopharmaka für PET werden zentral hergestellt

Ursprünglich wurden PET-Verfahren in speziellen PET-Zentren durchgeführt, da neben dem PET-Scanner auch die Ausrüstung zur Herstellung der Radiopharmaka, einschließlich eines Zyklotrons und eines Radiochemielabors, vorhanden sein musste. Heute werden die Radiopharmazeutika in vielen Bereichen hergestellt und an die PET-Zentren geschickt, so dass für die Durchführung eines PET-Scans nur noch der Scanner benötigt wird.

Gammakamerasysteme: Weiterentwicklung der PET

Eine weitere Verbesserung der Verfügbarkeit der PET-Bildgebung ist eine Technologie, die als Gammakamerasysteme bezeichnet wird. Mit dem Gammakamerasystem kann ein Scan schneller und kostengünstiger durchgeführt werden als mit einem herkömmlichen PET-Scan.

Welche Risiken birgt eine PET?

Bei der PET-Untersuchung wird ein radioaktives Medikament (Kontrastmittel) in eine Vene injiziert. Da die Menge der Strahlung gering ist, ist auch das Risiko negativer Auswirkungen der Strahlung gering.

Was ist ein Ultraschall und wie funktioniert er?

Diagnostischer Ultraschall (Sonographie, Sonografie, diagnostisch-medizinische Sonografie) ist ein bildgebendes Verfahren, das mit Hilfe von Hochfrequenz-Schallwellen Bilder (Ultraschallwellen) von Strukturen im Körper erzeugt. Der Teil des Ultraschallgeräts, der den Kontakt zwischen Patient:in und Signalprozessoreinheit herstellt, wird Ultraschallsonde, (Ultra)Schallkopf oder Transducer genannt. Die Bilder des Ultraschalls können wertvolle Informationen für die Diagnose und Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten und Beschwerden liefern. Die meisten Ultraschalluntersuchungen werden mit einem Schallkopf außerhalb des Körpers durchgeführt, bei einigen wird jedoch auch ein Gerät in den Körper eingeführt.

Die Ultraschalluntersuchung wird aus vielen Gründen eingesetzt, unter anderem:
 

• Betrachtung der Gebärmutter und der Eierstöcke während der Schwangerschaft und Überwachung der Gesundheit des ungeborenen Kindes
• Diagnose einer Gallenblasenerkrankung
• Beurteilung des Blutflusses
• Führung einer Nadel zur Biopsie oder Tumorbehandlung
• Untersuchung eines Brustknotens
• Untersuchung der Schilddrüse 
• Erkennung von Genital- und Prostataproblemen 
• Beurteilung von Gelenkentzündungen (Synovitis)
• Beurteilung von Knochenstoffwechselkrankheiten

Welche Risiken bergen Ultraschalluntersuchungen?

Die Sonographie wird seit 40 Jahren in der klinischen Praxis angewandt. Alle wissenschaftlichen Untersuchungen und die Erfahrungen aus der klinischen Praxis zeigen, dass keine Risiken und Nebenwirkungen mit der Anfertigung von Ultraschallbildern zusammenhängen. Die Untersuchung ist auch für Schwangere und Kinder ungefährlich.
Bildgebende Verfahren: Magnetfelder

Was ist eine Magnetresonanztomographie?

Die Magnetresonanztomographie (MRT, Kernspinresonanz, Kernspintomographie) ist eine nicht-invasive Bildgebungstechnologie, die dreidimensionale, detaillierte anatomische Bilder erzeugt. Sie wird häufig zur Erkennung von Krankheiten, zur Diagnose und zur Überwachung der Behandlung eingesetzt. Sie basiert auf einer hochentwickelten Technologie, die die Änderung der Rotationsachse von Protonen im Wasser, aus dem lebendes Gewebe besteht, anregt und erkennt.

Wie funktioniert die Magnetresonanztomographie?

Bei der Kernspintomographie werden leistungsstarke Magnete eingesetzt, die ein starkes Magnetfeld erzeugen, das die Protonen im Körper dazu zwingt, sich an diesem Feld auszurichten. Wenn dann ein Hochfrequenzstrom durch den Untersuchten gepulst wird, werden die Protonen angeregt und geraten aus dem Gleichgewicht, indem sie sich gegen die Anziehungskraft des Magnetfelds stemmen. Wenn das Hochfrequenzfeld abgeschaltet wird, können die MRT-Sensoren die Energie feststellen, die freigesetzt wird, wenn sich die Protonen wieder mit dem Magnetfeld ausrichten. Die Zeit, die die Protonen benötigen, um sich mit dem Magnetfeld auszurichten, sowie die Menge der freigesetzten Energie hängt von der Umgebung und der chemischen Beschaffenheit der Moleküle ab. Mediziner:innen sind in der Lage, anhand dieser magnetischen Eigenschaften zwischen verschiedenen Gewebetypen zu unterscheiden.

Kontrastmittel beschleunigen das MRT

Um ein MRT-Bild zu erhalten, wird der Patient oder die Patientin in einen großen Magneten gelegt und darf sich während des Bildgebungsverfahrens nicht bewegen, um das Bild nicht zu verwackeln. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der sich die Protonen im Magnetfeld ausrichten, kann dem Untersuchten vor oder während der Magnetresonanztomographie intravenös ein Kontrastmittel (das häufig das Element Gadolinium enthält) verabreicht werden. Je schneller sich die Protonen ausrichten, desto heller ist das Bild.

Welche Risiken brigt eine MRT-Untersuchung?

Da keine Strahlung verwendet wird, besteht während einer MRT-Untersuchung kein Risiko einer Strahlenbelastung. Aufgrund der Verwendung eines starken Magneten kann die Magnetresonanztomographie jedoch nicht bei Patientinnen und Patienten mit:
 

• medizinischen Implantaten
• implantierten Herzschrittmachern
• intrakraniellen Aneurysma-Clips
• Cochlea-Implantaten
• bestimmten prothetischen Geräten
• implantierten Medikamenteninfusionspumpen
• Neurostimulatoren
• Stimulatoren des Knochenwachstums
• bestimmten Intrauterinpessaren zur Empfängnisverhütung oder
• jeder anderen Art von Metallimplantaten auf Eisenbasis 

durchgeführt werden.

Die Kernspintomographie ist auch kontraindiziert bei Vorhandensein von inneren metallischen Gegenständen wie Kugeln oder Schrapnellen sowie von chirurgischen Klammern, Stiften, Platten, Schrauben, Metallnähten oder Drahtgeflechten.

Schwangeren wird aufgrund der Gefahr eines schädlichen Temperaturanstiegs des Fruchtwassers von einer MRT-Untersuchung abgeraten.​