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  Anwendung  
    Über hundert Jahre ist es nun her, seit Wilhelm Conrad Röntgen 1895 als Professor für Physik an der Universität Würzburg die X-Strahlen entdeckt hat. Jedoch erst 1968 gelang es Godfrey N. Hounsfield und Allan M. Cormack den ersten Computertomographen zu entwickeln. Dafür erhielten sie 1979 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin (siehe dazu auch Nobel).  
   
     

Abbildung 20: Allan M. Cormack
1924-1998 (Nobel)

  Abbildung 21: Godfrey N. Hounsfield
1919 - 2004(Nobel)
     
 
   

Das Grundprinzip der Computertomographen hat sich bis heute nicht verändert. Eine Röntgenquelle bewegt sich schrittweise um den Patienten, während auf der gegenüberliegenden Seite die geschwächten Röntgenstrahlen mit einem Detektorfeld aufgefangen werden. Dieses erlaubt die Erstellung eines Meßprofils, das heißt, eine Auswertung verschieden geschwächter Strahlen.


Abbildung 22: Funktionsprinzip eines Computertomographen (Siemens)

In nur wenigen Jahren wurden die Computertomographen schnell weiterentwickelt. Während die erste Generation noch eine Meßzeit von 5 Minuten benötigte, verringerte sich die Meßzeit über die Jahre auf lediglich 1-2 Sekunden. Auch die Anzahl der installierten Detektoren veränderte sich. Wurde anfangs lediglich 1 Detektor eingesetzt, so benötigt man heute für präzise Messungen über 1000 Detektoren. Neben den für die Messung eingesetzten Geräten erfordert die moderne Computertomographie weitere technische Komponenten. Für die Erzeugung der Röhrenspannung ist ein Hochspannungsgenerator nötig, der eine stabile Spannung liefern muß. Außerdem benötigt man zur Rekonstruktion der Bilder einen Hochgeschwindigkeitsrechner, der die anfallenden Gleichungssysteme schnell und effizient lösen kann. Auch an die Software, die solch ein System betreibt, werden hohe Anforderungen gestellt. So wird zum Beispiel ein Algorithmus benötigt, der die Erfassung der Meßdaten übernimmt und die Bildrekonstruktion bzw. Bildverarbeitung realisiert. Die Größe der einzelnen Bildelemente (Pixel) liegt derzeit bei 0,4 x 0,4 mm. Die Schichtdicke der Messung beträgt zwischen 1 und 12 mm. Die Darstellung der einzelnen Schicht erfolgt mit einer Auflösung von 256 x 256 bzw. 512 x 512 Pixeln.


Abbildung 23: Typisches Schädel-CT Bild (Siemens)

Die Genauigkeit und der Fakt, daß die Lage von Organen und der Unterschied von gesundem und krankem Gewebe bestimmt werden kann, revolutionierte die Radiologie. Es war erstmals möglich, akut kranke Personen zu untersuchen, ohne dabei weitere Belastungen zu erzeugen, die das Leiden verschlimmern könnten. Die Dichte- bzw. Absorptionsmessung erfolgt Hounsfield zu Ehren in der Hounsfield - Einheit (HU). Dabei wird davon ausgegangen, daß der Absorptionswert von Geweben und die physikalische Dichte linear abhängig sind. Die Dichtewerte werden nach folgender Gleichung berechnet:

Mit Hilfe der Hounsfield-Skala werden die Schwächungskoeffizienten verschiedener Körpergewebe berechnet. Für Luft ergibt sich ein Wert von -1000 HU, Blut besitzt einen Wert von +12 HU, und Knochen einen Wert von +200 bis +1000 HU.

Die Computertomographie hat derzeit einen Stand erreicht, der für ,,normale'' Untersuchungen ausreichen würde. Die Scan- bzw. Berechnungszeiten liegen lediglich im Sekundenbereich. Jedoch ist eine Untersuchung des Brustkorbs oder des Herzens schwer möglich, da diese durch Atmung und Herzschlag beeinflußt werden und somit das Bild ,,verwackeln''. Derzeit arbeitet man an Ultra-Fast-CT´s (UFCT), die dennoch eine Aufnahme solcher Bereiche möglich machen. Die Scanzeiten beim UFCT sind dabei soweit verkürzt worden, daß die Bewegung der Herzmuskeln oder des Brustkorbes das Bild nicht mehr beeinträchtigen.


Abbildung 24: Das von Siemens entwickeltes Gerät SOMOTOM Plus 4(Siemens)

 
       
   
Technische Angabe Mittelklasse CT Hochleistungs CT
Meßfeld 45 cm 50 cm
Strahlenfächer 42 Grad 50 Grad
Detektorenmaterial Xenon Xenon
Detektorenanzahl 850 1300
Meßwerte (512 x 512) 110 000 1 000 000
Meßprofile (512 x 512) 130 800
Schichtdicke 2, 4, 6, 8, 10 1, 3, 5, 8, 10
Meßzeit 240 Grad 2,5 s 1,2 s
Meßzeit 360 Grad 4,5 s 1,9 s
Bildrechenzeit 14 s 4 s
CT-Werte-Skala -1000 bis 3000 HU -2000 bis 4000 HU
Bildpunktgröße 0,1 - 1 mm 0,05 - 1,5 mm
Röhrenumdrehung 9000 U/min 9000 U/min
Funktionsgarantie 60 000 Aufnahmen 60 000 Aufnahmen
 
       
"Computertomographie" | Alexander Croy | Ivo Kabadshow | 10-06-02