Anwendungsgebiet / Einsatzgebiet der Modalität

Wenn man sagt „man muss in die Röhre“, ist damit umgangssprachlich die Computertomographie (CT) gemeint. Die Computertomographie ist ein so genanntes Schnittbildverfahren mit dem auch dreidimensionale Bilder des Patienten mittels Röntgenstrahlen erstellt werden können. Die CT-Aufnahme hat einen guten Knochenkontrast und einen geringeren Weichteilkontrast, das heißt krankhafte Unterschiede und Abgrenzungen im Weichteilgewebe wie z.B. im Gehirn oder anderen Organen werden nicht so gut dargestellt und erkannt, während knöcherne Strukturen klar erkennbar sind. Durch die Verabreichung eines Kontrastmittels kann der Kontrast in bestimmten Bereichen jedoch erhöht werden.  Die Auflösung des CT-Bildes ist geringer als beim klassischen Röntgen, allerdings können hier die einzelnen Organe betrachtet werden, da es hier keine Überlagerungen bei der Darstellung gibt. Werden mehrere Aufnahmen des Patienten in kurzen zeitlichen Abständen gemacht, so können auch „bewegte“ Bilder betrachtet werden um zum Beispiel die einzelnen Herzschlagphasen oder die Atembewegung der Lunge zu untersuchen. Man spricht dann von einer funktionellen Diagnostik. 
Die Computertomographie spielt wegen ihrer schnellen Bildgebung eine große Rolle bei Schlaganfallpatienten und anderen Notfallpatienten mit Verletzungen wie sie zum Beispiel bei Verkehrsunfällen vorkommen (Bsp.: Knochenbrüche, Organverletzungen). Auch in der Tumordiagnostik kommt die Computertomographie zum Einsatz und liefert Daten für das Staging, die Bestrahlungsplanung einer Strahlentherapie und der Therapiekontrolle. Bei adipösen (fettleibigen) Patienten kann eine CT-Aufnahme sinnvoller sein als ein Ultraschall. Die Computertomographie kommt zudem auch bei Interventionen zum Einsatz. Neben weiterführenden Untersuchungen und Spezialanwendungen empfiehlt die Strahlenschutzkommission (SSK) bei folgenden Krankheitsbildern bzw. Verdachtsfällen die Computertomographie als primäre Untersuchungsart [1]:

• Schlaganfall
• Raumfordernde Läsionen (Läsion: Schädigung/Verletzung von Gewebe)
• Schwere akute Kopfschmerzen (um Blutungen ausschließen zu können)
• Hydrozephalus (Erweiterung der liquorgefüllten Flüssigkeitsräume im Gehirn, auch als Wasserkopf bekannt)
• Nasennebenhöhlenerkrankungen
• Myelom (Blutkrebsart)
• Lungenembolie
• Aortenaneurysma (Aussackung eines Blutgefäßes, hier der Aorta)
• COPD (Chronisch Obstruktive Lungenerkrankung, Umgangssprachlich als Raucherlunge bekannt)
• Interstitielle (Zwischengewebliche) Lungenerkrankung
• Thoraxtrauma (Trauma: Wunde, Verletzung)
• Entzündliche Darmerkrankung des Kolons (Dickdarm)
• Dünndarmileus (Ileus: Verschluss)
• Lebermetastasen
• Pankreatitis (Bauchspeicheldrüsenentzündung)
• Pankreastumor (Bauchspeicheldrüsentumor)
• Raumforderung/Geschwulst: Nebennieren, Hoden/Hodensack
• Schwerere Kopf/Hirnschädelverletzungen
• Tumorerkrankungen (vor allem der Lunge)

Technischer Aufbau und Funktionsweise der Modalität

Abbildung 1: Schematischer Aufbau eines Computertomographen in der Vorder- und Seitenansicht. [2]

Beschreibung der Bauteile:

1) Gantry

Die Gantry stellt das Gerüst dar, in dem die einzelnen Bauteile wie Röntgenröhre, Detektor etc. eingebaut sind. Darin sind auch das Antriebssystem für die Rotation und die Zufuhr für die Strom- und Spannungsversorgung der Bauteile integriert, ebenso wie die Datenkabel die dafür sorgen, dass die Bilddaten zum Computer gesendet werden können. An der Gantryoberfläche sind einige Schaltknöpfe angebracht, um zum Beispiel den Tisch in die nötige Position zu fahren, oder eine Laserpositionierungshilfe einzuschalten.

2) Röntgenröhre

Die Röntgenröhre rotiert in der Gantry um den Patienten herum. Es können aber auch bei fest stehender Röntgenröhre Aufnahmen des Patienten gemacht werden. Es handelt sich dann dabei um eine Übersichtsaufnahme, die vergleichbar mit einem Röntgenbild ist und zur Planung des Untersuchung verwendet wird. Die Spannung der Röntgenröhre kann der jeweiligen Untersuchung angepasst  werden. Je nach Gerätetyp kann ein Wert im Bereich zwischen 70 kV und 150 kV eingestellt werden. Ebenso kann der Röhrenstrom angepasst werden. Neuere Geräte können die Röhrenspannung und/oder den Röhrenstrom während einer Aufnahme zudem automatisch an den gerade aufzunehmenden Körperbereich anpassen. Dadurch wird die Strahlenbelastung des Patienten verringert.

3) Blenden, Filterungen, Formfilter

Nach dem Austrittsfenster der Röntgenröhre sind die Filterung (3a) zur Strahlaufhärtung, der Formfilter (3b) und Blenden (3c) angebracht. Der Formfilter schwächt den Röntgenstrahl seitlich, um den Strahl an den rundlichen Körperumfang des Patienten anzupassen. Die CT-Geräte verfügen meist über mindestens zwei dieser Formfilter, da der Kopf beispielsweise einen anderen, geringeren Umfang hat als die Bauchregion. Die Blenden begrenzen den Röntgenstrahl seitlich und in Richtung des Tischvorschubes.

4) Patiententisch

Während der Untersuchung liegt der Patient auf einem Tisch. Dieser wird während der Aufnahme durch die Gantry gefahren. Der Tisch ist verstellbar, so dass der Patient möglichst mittig in der Gantry liegt. Die Positionierung wird mit der Lasermarkierung überprüft. Für den Tisch gibt es auch verschiedene Lagerungshilfen, da der Patient nicht bei jeder Untersuchung flach ausgestreckt auf dem Tisch liegen darf.

5) Detektor

Der Detektor befindet sich innerhalb der Gantry senkrecht gegenüber der Röntgenröhre. Beide rotieren gleichzeitig so um den Patienten, dass sich dieser immer zwischen Detektor und Röntgenröhre befindet. Der Detektor besteht aus mehreren Elementen und ist gebogen, so dass der fächerförmige Röntgenstrahl vom Austrittsfenster der Röntgenröhre zur Detektoroberfläche auch seitlich die gleiche Wegstrecke durchläuft. Moderne Detektoren bestehen aus mehreren so genannten Zeilen, wodurch mehrere Schichten im Patienten gleichzeitig aufgenommen werden können und sich die Aufnahmezeit verkürzt.

6) Hochleistungsrechner mit Bedien- und Auswertekonsole

Um aus den vom Detektor kommenden Messsignalen ein Bild  zu erhalten, muss das Bild durch sehr rechenintensive Methoden aus den Messdaten rekonstruiert werden. Dies kann nur mit Hilfe eines Computers geschehen. Die entstandenen Bilder können anschließend betrachtet und ausgewertet werden. Mit der Bedienkonsole können während der Untersuchung die Geräteparameter eingestellt, der Patiententisch positioniert und mit dem Patienten über eine Lautsprecheranlage kommuniziert werden.

Funktionsweise:

Das Bild in der Computertomographie entsteht, indem Röntgenröhre und Detektor gleichzeitig in der Gantry um den Patienten rotieren. Während einer Umdrehung wird in jedem Winkelabschnitt ein Signal am Detektor aufgenommen. So können bei einer Umdrehung von 360° beispielsweise 360 Messsignale, die die Schwächung des Röntgenstrahls im Patienten darstellen, aufgenommen werden. Der Computer berechnet dann aus diesen Messsignalen das Bild in einer Schicht des Patienten. Da für gewöhnlich mehrere Schichten aufgenommen werden müssen, wird der Patient mit dem Tisch durch die Gantry gefahren. Man unterscheidet dabei zwischen einer axialen und einer Spiralaufnahme. Bei der axialen Aufnahme wird eine Rotationsaufnahme gemacht und dann der Tisch eine Aufnahmeschicht weiter durch die Gantry geschoben, so dass die nächste Rotationsaufnahme erfolgen kann. Bei der Spiralaufnahme wird während der Rotationsaufnahme der Tisch kontinuierlich durch die Gantry geschoben, so dass Röntgenröhre und Detektor eine spiralförmige Bahn um den Patienten drehen. Ein spiraler CT-Scan ist wesentlich schneller als ein axialer CT-Scan. Aus mehreren aufgenommenen Schnittbildern kann der Computer dann dreidimensionale/räumliche Bilder des Patienten berechnen.

Ablauf der Untersuchung

Zuerst erfolgt eine Anamnese (Befragung der Krankheitsvorgeschichte und Frage nach einer möglichen Schwangerschaft bei Frauen) und Aufklärung des Arztes zu der Untersuchung, für die der Patient sein Einverständnis erklären muss. Vor einer CT-Untersuchung kann es sein, dass der Patient gebeten wird einzelne Kleidungsstücke auszuziehen und metallische Gegenstände wie Schmuck oder Gürtelschnallen zu entfernen, da diese die Bildqualität verschlechtern können, wenn diese sich in dem zu untersuchenden Körperbereich befinden. Bei machen Untersuchungen wird der Patient gebeten, nüchtern zur Untersuchung zu erscheinen. 
Der Patient liegt meist in Rückenlage und gestreckt auf dem CT-Tisch. Ist es erforderlich eine andere Position einzunehmen, so wird diese durch spezielle Lagerungshilfen unterstützt. Außer bei Kopfuntersuchungen wird der Patient gebeten seine Arme nach oben über den Kopf zu strecken, damit sich diese nicht im Strahlengang befinden. Anschließend werden die benötigten Strahlenschutzmittel angebracht. Notfallpatienten werden vom Krankenhauspersonal auf den CT-Tisch gelegt. Während der Untersuchung kann der Patient auch an ein EKG- (Elektrokardiogramm) oder Beatmungsgerät angeschlossen sein. Bei Kontrastmitteluntersuchungen muss der Patient diese vor der Lagerung auf dem Tisch schlucken, oder sie werden ihm während der Untersuchung mit einer Kontrastmittelpumpe in die Armvenen gespritzt. Das radiologische Personal fährt den CT-Tisch mit dem Patienten anschließend in die benötigte Position. Es orientiert sich dabei an den roten Lasermarkierungen, die das Gerät zur Verfügung stellt. Der Patient wird gebeten sich während der Untersuchung nicht zu bewegen und evtl. auch die Luft für einen kurzen Moment anzuhalten. Das Personal verlässt während der Untersuchung den Raum, kann aber mit dem Patienten über eine Sprechanlage kommunizieren und durch eine Glasscheibe oder Kamera die Untersuchung überwachen. Bei Kindern und alten, verwirrten Patienten kann eine Begleitperson zur Beruhigung bei der Untersuchung im Raum verbleiben. Menschen mit Klaustrophobie (Platzangst), oder wenn es aus anderen Gründen nötig sein sollte, bekommen vor der Untersuchung ein Beruhigungsmittel.
Es folgt eine Übersichtsaufnahme, bei der der Patient bei stehender Röntgenröhre ab gescannt wird. Er fährt mit dem Tisch einen Teil durch die Gantryöffnung, die etwa einen Durchmesser von 70 cm hat und wird anschließend wieder zurückgefahren. Mit Hilfe des entstandenen Projektionsbildes wird das genaue Untersuchungsgebiet eingegrenzt, damit auch nur dieser Bereich aufgenommen wird. Darauf basierend erfolgt die CT-Aufnahme mit rotierender Röntgenröhre. Die Röntgenstrahlen nimmt der Patient während der Untersuchung nicht wahr. Die Untersuchungsdauer kann je nach Art zwischen 5 Minuten (einfache Aufnahme) und 30 Minuten (Aufnahme mit Kontrastmittel) liegen. Anschließend kann der Patient wieder aufstehen und den Raum verlassen.

 Strahlenbelastung / Strahlenschutz

Die Strahlenbelastung des Patienten bei einer CT-Untersuchung kann je nach Untersuchung mittelhoch (Kopfbereich) bis hoch (Abdomen) sein. Interventionen sind davon jedoch ausgenommen.  Um Patienten und medizinisches Personal bestmöglich vor einer unnötigen Strahlenbelastung durch Röntgenstrahlung zu schützen, werden bei der Untersuchung verschiedene Vorkehrungen getroffen. Körperregionen des Patienten die nicht im Bildbereich liegen, werden je nach Untersuchung durch eine Bleidecke, einen Gonadenschutz (zum Schutz der Geschlechtsdrüsen), Brustschutz, Schilddrüsenschutz oder Augenschutz abgedeckt. Bei Interventionen während der Aufnahmen werden noch zusätzliche Schutzvorkehrungen für das medizinische Personal getroffen. Ist die CT-Aufnahme einer Schwangeren nicht zu vermeiden, so wird besondere Sorgfalt auf die Schutzvorkehrungen gelegt. Meist wird dann der Patientin während der Aufnahme ein Dosimeter (Messgerät zur Ermittlung der Stärke der Röntgenstrahlung) auf den Bauch gelegt, um im Nachhinein das Risiko des Ungeborenen abschätzen zu können. Das Personal verlässt während der Untersuchung den Raum, da es sonst täglich der Strahlung ausgesetzt wäre. Ist das Vorhandensein des Personals oder einer begleitenden Person im Untersuchungsraum während der Aufnahmezeit notwendig, so müssen diese mindestens eine Bleischürze als Schutzkleidung tragen.<\p>

[1] http://www.ssk.de/SharedDocs/Beratungsergebnisse_PDF/2008/Orientierungshilfe.pdf?__blob=publicationFile 
[2] eigene Darstellung