Computertomographie: traditionell, spiralförmig

Die Computertomographie ist eine spezielle Art der Röntgenuntersuchung, die durch indirekte Messung der Abschwächung oder der Abschwächung von Röntgenstrahlen aus verschiedenen Positionen durchgeführt wird, die um den zu untersuchenden Patienten herum bestimmt werden. Im Wesentlichen wissen wir nur:

• das verlässt die Röntgenröhre,
• was erreicht den Detektor und
• Was ist der Ort der Röntgenröhre und Detektor in jeder Position.

Alles andere ergibt sich aus diesen Informationen. Die meisten CT-Querschnitte sind senkrecht zur Körperachse ausgerichtet. Sie werden üblicherweise als Axial- oder Querschnitte bezeichnet. Für jede Schicht dreht sich die Röntgenröhre um den Patienten, die Schichtdicke ist vorgewählt. Die meisten CT-Scanner arbeiten nach dem Prinzip der konstanten Rotation mit fächerförmiger Divergenz der Strahlen. In diesem Fall sind die Röntgenröhre und der Detektor starr gepaart, und ihre Drehbewegungen um den abgetasteten Bereich erfolgen gleichzeitig mit dem Aussenden und Einfangen von Röntgenstrahlen. Röntgenstrahlen gelangen so durch den Patienten zu den auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Detektoren. Die fächerförmige Divergenz tritt je nach Gerät im Bereich von 40 ° bis 60 ° auf und wird durch den Winkel bestimmt, der vom Brennfleck der Röntgenröhre ausgeht und sich in Form eines Sektors bis zu den Außenrändern einer Reihe von Detektoren ausdehnt. In der Regel wird bei jeder 360 ° -Drehung ein Bild erzeugt, dafür reichen die erhaltenen Daten aus. Während des Scanvorgangs werden an vielen Punkten Dämpfungskoeffizienten gemessen, die ein Dämpfungsprofil bilden. Tatsächlich sind die Dämpfungsprofile nichts anderes als ein Satz von Empfangssignalen von allen Detektorkanälen aus einem gegebenen Winkel des Rohrdetektorsystems. Moderne CT-Scanner sind in der Lage, Daten von ungefähr 1.400 Positionen des Detektorrohrsystems auf einem 360 ° -Kreis oder ungefähr 4 Positionen in Grad zu senden und zu sammeln. Jedes Dämpfungsprofil enthält Messungen von 1500 Detektorkanälen, d. H. Ungefähr 30 Kanälen in Grad, unter einem Strahldivergenzwinkel von 50 °. Zu Beginn der Studie wird beim Vorschieben des Patiententisches mit konstanter Geschwindigkeit innerhalb des Portals ein digitales Röntgenbild („Scan-Bild“ oder „Topogramm“) erstellt, auf dem die gewünschten Schnitte später geplant werden können. Bei der CT-Untersuchung der Wirbelsäule oder des Kopfes wird das Portal im rechten Winkel gedreht, wodurch die optimale Ausrichtung der Schnitte erreicht wird.

Die Computertomographie verwendet komplexe Röntgensensorwerte, die sich um den Patienten drehen, um eine große Anzahl verschiedener Bilder einer bestimmten Tiefe (Tomogramme) zu erhalten, die digitalisiert und in Kreuzbilder umgewandelt werden. Die CT liefert 2- und 3-dimensionale Informationen, die mit einer einfachen Röntgenaufnahme und einer viel höheren Kontrastauflösung nicht erhalten werden können. Infolgedessen hat sich die CT zu einem neuen Standard für die Bildgebung der meisten intrakraniellen, Kopf-Hals-, intrathorakalen und intraabdominalen Strukturen entwickelt.

Frühe Proben von CT-Scannern verwendeten nur einen Röntgensensor. Der Patient durchlief den Scanner schrittweise und hielt bei jeder Aufnahme an. Diese Methode wurde weitgehend durch eine helikale CT-Untersuchung ersetzt: Der Patient bewegt sich kontinuierlich durch einen Scanner, der sich kontinuierlich dreht und Bilder macht. Screw CT reduziert die Anzeigezeit erheblich und die Plattendicke. Durch die Verwendung von Scannern mit mehreren Sensoren (4 bis 64 Reihen von Röntgensensoren) wird die Anzeigezeit weiter verkürzt und eine Plattendicke von weniger als 1 mm erzielt.

Mit so vielen angezeigten Daten können Bilder aus nahezu jedem Winkel wiederhergestellt werden (wie bei der MRT) und zur Erstellung von 3D-Bildern unter Beibehaltung einer diagnostischen Bildlösung verwendet werden. Klinische Anwendungen umfassen die CT-Angiographie (zum Beispiel zur Beurteilung der Lungenembolie) und die Herz-Kreislauf-Therapie (zum Beispiel die Koronarangiographie, die Beurteilung der Verhärtung der Koronararterien). Die Elektronenstrahl-CT, eine andere Art der schnellen CT, kann auch zur Beurteilung der Koronarversteifung der Arterie verwendet werden.

CT-Aufnahmen können mit oder ohne Kontrast gemacht werden. Kontrastloser CT-Scan kann akute Blutungen (die hellweiß erscheinen) erkennen und Knochenbrüche charakterisieren. Kontrast CT verwendet IV oder oralen Kontrast oder beides. Der IV-Kontrast wird ähnlich wie bei einfachen Röntgenaufnahmen zur Darstellung von Tumoren, Infektionen, Entzündungen und Verletzungen in Weichteilen und zur Beurteilung des Gefäßsystems verwendet, beispielsweise bei Verdacht auf Lungenembolie, Aortenaneurysma oder Aortendissektion. Die Kontrastausscheidung über die Nieren ermöglicht eine Beurteilung des Harnsystems. Informationen zu Kontrastreaktionen und deren Interpretation.

Oraler Kontrast wird verwendet, um den Bauchbereich anzuzeigen; es hilft, die Darmstruktur von anderen zu trennen. Standardmäßiger oraler Kontrast - Ein Kontrast auf Basis von Bariumjod kann bei Verdacht auf Darmperforation verwendet werden (z. B. Bei Verletzungen). Bei hohem Aspirationsrisiko sollte ein niedriger osmolarer Kontrast verwendet werden.

Strahlenexposition ist ein wichtiges Thema bei der Verwendung von CT. Die Strahlendosis eines konventionellen CT-Abdomens ist 200- bis 300-mal höher als die Strahlendosis, die mit einer typischen Röntgenaufnahme der Brustregion erhalten wird. CT ist heute die häufigste Quelle künstlicher Exposition für die Mehrheit der Bevölkerung und macht mehr als 2/3 der gesamten medizinischen Exposition aus. Dieser Grad der Strahlenexposition des Menschen ist nicht trivial. Das Risiko, dass Kinder heutzutage ihr ganzes Leben lang Strahlen durch Computertomographie ausgesetzt sind, wird als viel höher eingeschätzt als der Grad der Exposition gegenüber Erwachsenen. Daher sollte die Notwendigkeit einer CT-Untersuchung unter Berücksichtigung des möglichen Risikos für jeden einzelnen Patienten sorgfältig abgewogen werden.

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Multispirale Computertomographie

Spiralcomputertomographie mit mehrreihiger Detektoranordnung (Multispiralcomputertomographie)

Computertomographen mit mehrreihiger Detektoranordnung gehören zur neuesten Scannergeneration. Gegenüber der Röntgenröhre befinden sich nicht eine, sondern mehrere Detektorreihen. Dadurch kann die Untersuchungszeit erheblich verkürzt und die Kontrastauflösung verbessert werden, wodurch beispielsweise die kontrastierten Blutgefäße deutlicher sichtbar werden. Die Reihen der Z-Achsen-Detektoren gegenüber der Röntgenröhre sind unterschiedlich breit: Die äußere Reihe ist breiter als die innere. Dies bietet die besten Voraussetzungen für die Bildrekonstruktion nach der Datenerfassung.

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Vergleich der traditionellen und Spiral-Computertomographie

Bei der herkömmlichen Computertomographie wird eine Reihe aufeinanderfolgender Bilder mit gleichem Abstand durch einen bestimmten Körperteil, beispielsweise die Bauchhöhle oder den Kopf, erhalten. Obligatorische kurze Pause nach jeder Scheibe, um den Tisch mit dem Patienten zur nächsten vorbestimmten Position zu bewegen. Dicke und Überlappungs- / Schnittabstand sind vorgewählt. Die Rohdaten für jede Ebene werden separat gespeichert. Eine kurze Pause zwischen den Schnitten ermöglicht es dem bewussten Patienten, Luft zu holen und so grobe Atemartefakte im Bild zu vermeiden. Die Untersuchung kann jedoch je nach Scanbereich und Größe des Patienten mehrere Minuten dauern. Es ist notwendig, den richtigen Zeitpunkt zu wählen, um das Bild nach dem Ein / in der Einführung des COP zu erhalten, was für die Bewertung von Perfusionseffekten besonders wichtig ist. Die Computertomographie ist die Methode der Wahl, um ein vollwertiges zweidimensionales axiales Bild des Körpers zu erhalten, ohne dass durch das Aufbringen von Knochengewebe und / oder Luft Störungen auftreten, wie dies bei einer gewöhnlichen Röntgenaufnahme der Fall ist.

Bei der Spiralcomputertomographie mit einreihiger und mehrreihiger Detektoranordnung (MSCT) werden Patientenforschungsdaten kontinuierlich während des Tischvorschubs in der Gantry gesammelt. Die Röntgenröhre beschreibt dann die Schraubenbahn um den Patienten. Der Tischvorschub ist auf die Zeit abgestimmt, die für eine 360 ° -Rohrdrehung (Helix-Pitch) benötigt wird - die Datenerfassung wird kontinuierlich in vollem Umfang fortgesetzt. Eine solche moderne Technik verbessert die Tomographie erheblich, da Atemartefakte und -unterbrechungen einen einzelnen Datensatz nicht so stark beeinträchtigen wie bei der herkömmlichen Computertomographie. Eine einzige Rohdatenbank wird verwendet, um Scheiben unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Intervalle wiederherzustellen. Eine teilweise Überlappung von Abschnitten verbessert die Möglichkeiten der Rekonstruktion.

Die Datenerfassung bei der Untersuchung der gesamten Bauchhöhle dauert 1 - 2 Minuten: 2 oder 3 Spiralen mit einer Dauer von jeweils 10 - 20 Sekunden. Das Zeitlimit ist auf die Fähigkeit des Patienten zurückzuführen, den Atem anzuhalten, und auf die Notwendigkeit, die Röntgenröhre zu kühlen. Es wird noch etwas Zeit benötigt, um das Image neu zu erstellen. Bei der Beurteilung der Nierenfunktion ist nach der Injektion des Kontrastmittels eine kurze Pause erforderlich, um auf die Ausscheidung des Kontrastmittels zu warten.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Spiralmethode ist die Fähigkeit, pathologische Formationen zu identifizieren, die kleiner als die Dicke der Schicht sind. Kleine Metastasen in der Leber können übersehen werden, wenn sie aufgrund der ungleichen Atemtiefe des Patienten während des Scans nicht in einen Schnitt fallen. Metastasen lassen sich anhand der Rohdaten der Spiralmethode bei der Gewinnung von Schnitten, die durch Auferlegen von Schnitten erhalten wurden, gut identifizieren.

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Räumliche Auflösung

Die Bildrestauration basiert auf Unterschieden im Kontrast einzelner Strukturen. Darauf aufbauend wird eine Bildmatrix des Abbildungsbereichs von 512 x 512 oder mehr Bildelementen (Pixeln) erstellt. Pixel erscheinen auf dem Monitorbildschirm in Abhängigkeit von ihrem Dämpfungskoeffizienten als Bereiche mit unterschiedlichen Graustufen. Tatsächlich sind dies keine Quadrate, sondern Würfel (Voxel = Volumenelemente) mit einer Länge entlang der Körperachse entsprechend der Dicke der Scheibe.

Die Bildqualität nimmt mit der Reduzierung der Voxel zu, dies gilt jedoch nur für die räumliche Auflösung. Eine weitere Ausdünnung der Schicht verringert das Signal-Rausch-Verhältnis. Ein weiterer Nachteil von Dünnschnitten ist eine Erhöhung der Patientendosis. Kleine Voxel mit den gleichen Abmessungen in allen drei Dimensionen (isotropes Voxel) bieten jedoch erhebliche Vorteile: Die multiplanare Rekonstruktion (MPR) in koronalen, sagittalen oder anderen Projektionen wird im Bild ohne abgestufte Kontur dargestellt. Die Verwendung von Voxeln unterschiedlicher Größe (anisotrope Voxel) für die MPR führt zum Auftreten von Zacken im rekonstruierten Bild. Beispielsweise kann es schwierig sein, einen Bruch auszuschließen.

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Spiralsteigung

Die Steigung der Helix kennzeichnet den Bewegungsgrad des Tisches in mm pro Umdrehung und die Dicke der Scheibe. Langsames Fortschreiten des Tisches bildet eine komprimierte Spirale. Wenn Sie die Bewegung des Tisches beschleunigen, ohne die Scheibendicke oder die Rotationsgeschwindigkeit zu ändern, entsteht ein Abstand zwischen den Schnitten der resultierenden Spirale.

Meistens wird die Steigung der Helix als das Verhältnis der Verschiebung (Zufuhr) des Tisches zum Umlauf des Portals in mm zur Kollimation in mm verstanden.

Da die Abmessungen (mm) in Zähler und Nenner ausgeglichen sind, ist die Steigung der Helix eine dimensionslose Größe. Für MSCT für t. Die Volumenspiralsteigung wird normalerweise als Verhältnis von Tischvorschub zu Einzelscheibe und nicht zu der gesamten Reihe von Scheiben entlang der Z-Achse verwendet. Für das oben verwendete Beispiel beträgt die Volumenspiralsteigung 16 (24 mm / 1,5 mm). Es besteht jedoch die Tendenz, zur ersten Definition der Helixsteigung zurückzukehren.

Neue Scanner bieten die Möglichkeit, die kraniokaudale Ausdehnung (Z-Achse) des Untersuchungsgebiets anhand des Topogramms zu bestimmen. Außerdem werden die Röhrenwechselzeit, die Kollimation des Schnitts (dünner oder dicker Schnitt) und die Zeit des Tests (Atemstillstand) nach Bedarf angepasst. Software wie SureView berechnet die entsprechende Steigung der Helix und legt normalerweise einen Wert zwischen 0,5 und 2,0 fest.

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Schnittkollimation: Auflösung entlang der Z-Achse

Die Bildauflösung (entlang der Z-Achse oder der Körperachse des Patienten) kann auch durch Kollimation an eine bestimmte diagnostische Aufgabe angepasst werden. Schnitte von 5 bis 8 mm Dicke entsprechen in vollem Umfang der Standarduntersuchung der Bauchhöhle. Die genaue Lokalisierung kleiner Fragmente von Knochenbrüchen oder die Beurteilung subtiler Lungenveränderungen erfordern jedoch die Verwendung von Dünnschnitten (von 0,5 bis 2 mm). Was bestimmt die Dicke der Scheibe?

Der Begriff Kollimation ist definiert als Erhalt einer dünnen oder dicken Schicht entlang der Längsachse des Körpers des Patienten (Z-Achse). Der Arzt kann die fächerförmige Divergenz des Strahlenbündels von der Röntgenröhre zu einem Kollimator begrenzen. Die Lochgröße des Kollimators steuert den Durchgang der Strahlen, die in einem breiten oder engen Strahl auf die Detektoren hinter dem Patienten fallen. Die Einengung des Strahlenbündels kann die räumliche Auflösung entlang der Z-Achse des Patienten verbessern. Der Kollimator kann sich nicht nur unmittelbar am Ausgang der Röhre befinden, sondern auch direkt vor den Detektoren, dh "hinter" dem Patienten, wenn er von der Seite der Röntgenquelle betrachtet wird.

Ein kollimatorabhängiges System mit einer einzelnen Detektorreihe hinter dem Patienten (Einzelschnitt) kann Schnitte mit einer Dicke von 10 mm, 8 mm, 5 mm oder sogar 1 mm ausführen. Ein CT-Scan mit sehr dünnen Querschnitten wird als „High Resolution CT Scan“ (VRKT) bezeichnet. Beträgt die Schichtdicke weniger als einen Millimeter, spricht man von „Ultra High Resolution CT“ (SVRKT). Das SURCT, das zur Untersuchung der Schläfenbeinpyramide mit etwa 0,5 mm dicken Schnitten verwendet wurde, zeigt feine Bruchlinien, die durch die Schädelbasis oder die Gehörknöchelchen in der Trommelfellhöhle verlaufen. Für die Leber wird eine kontrastreiche Auflösung verwendet, um Metastasen zu erkennen, und Scheiben mit etwas größerer Dicke sind erforderlich.

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Erkennungsanordnungen

Die Weiterentwicklung der Single-Slice-Spiral-Technologie führte zur Einführung einer Multislice-Technik (Multislice), bei der nicht nur eine, sondern mehrere Reihen von Detektoren verwendet werden, die senkrecht zur Z-Achse gegenüber der Röntgenquelle angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, Daten aus mehreren Abschnitten gleichzeitig zu erfassen.

Aufgrund der fächerförmigen Streuung der Strahlung sollten die Detektorreihen unterschiedliche Breiten aufweisen. Die Anordnung der Detektoren besteht darin, dass die Breite der Detektoren von der Mitte zur Kante zunimmt, wodurch die Dicke und Anzahl der erhaltenen Abschnitte variiert werden kann.

Beispielsweise kann eine 16-Schicht-Untersuchung mit 16 dünnen Schichten hoher Auflösung (für Siemens Sensation 16 ist dies eine 16 x 0,75 mm-Technik) oder mit 16 Abschnitten der doppelten Dicke durchgeführt werden. Für die ileo-femorale CT-Angiographie ist es vorzuziehen, in einem Zyklus entlang der Z-Achse eine Volumenscheibe zu erhalten, bei einer Kollimationsbreite von 16 x 1,5 mm.

Die Entwicklung von CT-Scannern endete nicht mit 16 Schichten. Die Datenerfassung kann mithilfe von Scannern mit 32 und 64 Detektorreihen beschleunigt werden. Die Tendenz, die Dicke der Schnitte zu verringern, führt jedoch zu einer Erhöhung der Strahlendosis des Patienten, was zusätzliche und bereits durchführbare Maßnahmen zur Verringerung der Strahlenwirkungen erfordert.

Bei der Untersuchung der Leber und der Bauchspeicheldrüse ziehen es viele Experten vor, die Dicke der Schnitte von 10 auf 3 mm zu reduzieren, um die Bildschärfe zu verbessern. Dies erhöht jedoch den Störpegel um ca. 80%. Um die Bildqualität zu erhalten, muss daher entweder zusätzlich die Stromstärke auf der Röhre addiert werden, d. H. Die Stromstärke (mA) um 80% erhöht werden, oder die Abtastzeit verlängert werden (das Produkt erhöht sich um mAs).

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Bildrekonstruktionsalgorithmus

Die Spiralcomputertomographie hat einen weiteren Vorteil: Bei der Bildwiederherstellung werden die meisten Daten nicht in einer bestimmten Schicht gemessen. Stattdessen interpolieren Messungen außerhalb dieses Slice mit den meisten Werten in der Nähe des Slice und werden zu den Daten, die diesem Slice zugewiesen sind. Mit anderen Worten: Die Ergebnisse der Datenverarbeitung in der Nähe der Schicht sind wichtiger für die Rekonstruktion des Bildes eines bestimmten Abschnitts.

Daraus folgt ein interessantes Phänomen. Die Patientendosis (in mGr) ist definiert als mAs pro Umdrehung geteilt durch die Helixsteigung, und die Dosis pro Bild entspricht mAs pro Umdrehung, ohne die Helixsteigung zu berücksichtigen. Wenn beispielsweise Einstellungen von 150 mAs pro Umdrehung mit einer Teilung von 1,5 vorgenommen werden, beträgt die Patientendosis 100 mAs und die Dosis pro Bild 150 mAs. Der Einsatz der Spiraltechnologie kann daher die Kontrastauflösung verbessern, indem ein hoher mAs-Wert gewählt wird. In diesem Fall ist es möglich, den Bildkontrast und die Gewebeauflösung (Bildklarheit) durch Verringern der Schichtdicke zu erhöhen und einen solchen Schritt und eine solche Länge des Helixintervalls auszuwählen, so dass die Patientendosis abnimmt! Somit kann eine große Anzahl von Schnitten erhalten werden, ohne die Dosis oder die Belastung der Röntgenröhre zu erhöhen.

Diese Technologie ist besonders wichtig, wenn empfangene Daten in zweidimensionale (sagittale, krummlinige, koronale) oder dreidimensionale Rekonstruktionen konvertiert werden.

Messdaten von den Detektoren werden Profil für Profil als elektrische Signale, die der tatsächlichen Abschwächung von Röntgenstrahlen entsprechen, an den elektronischen Teil des Detektors weitergeleitet. Elektrische Signale werden digitalisiert und dann an den Videoprozessor gesendet. In dieser Phase der Bildrekonstruktion wird das "Förder" -Verfahren verwendet, das aus Vorverarbeitung, Filterung und Rückentwicklung besteht.

Die Vorverarbeitung enthält alle Korrekturen, die vorgenommen wurden, um die erhaltenen Daten für die Bildwiederherstellung vorzubereiten. Zum Beispiel die Korrektur des Dunkelstroms, des Ausgangssignals, der Kalibrierung, der Spurkorrektur, der Erhöhung der Strahlungssteifigkeit usw. Diese Korrekturen werden vorgenommen, um Schwankungen im Betrieb der Röhre und der Detektoren zu verringern.

Beim Filtern werden negative Werte verwendet, um Bildunschärfen zu korrigieren, die beim Reverse Engineering auftreten. Wenn beispielsweise ein zylindrisches Wasserphantom gescannt wird, das ohne Filterung wiederhergestellt wird, sind seine Kanten äußerst vage. Was passiert, wenn sich die acht Dämpfungsprofile überlappen, um das Bild wiederherzustellen? Da ein Teil des Zylinders durch zwei kombinierte Profile anstelle eines echten Zylinders gemessen wird, wird ein sternförmiges Bild erhalten. Durch die Eingabe negativer Werte außerhalb der positiven Komponente der Dämpfungsprofile kann erreicht werden, dass die Kanten dieses Zylinders deutlich werden.

Reverse Engineering verteilt die minimierten Scandaten in eine zweidimensionale Bildmatrix, in der unterbrochene Abschnitte angezeigt werden. Dies erfolgt Profil für Profil, bis der Vorgang zum erneuten Erstellen des Abbilds abgeschlossen ist. Die Bildmatrix kann als Schachbrett dargestellt werden, besteht jedoch aus 512 x 512 oder 1024 x 1024 Elementen, die üblicherweise als "Pixel" bezeichnet werden. Durch das Reverse Engineering entspricht jedes Pixel genau einer bestimmten Dichte, die auf dem Bildschirm verschiedene Graustufen von hell bis dunkel aufweist. Je heller der Bildschirmbereich ist, desto höher ist die Dichte des Gewebes innerhalb eines Pixels (z. B. Knochenstrukturen).

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Einfluss der Spannung (kV)

Wenn der untersuchte anatomische Bereich durch ein hohes Absorptionsvermögen gekennzeichnet ist (z. B. CT des Kopfes, des Schultergürtels, der Brust- oder Lendenwirbelsäule, des Beckens oder nur eines vollen Patienten), empfiehlt es sich, eine erhöhte Spannung oder stattdessen höhere mA-Werte zu verwenden. Bei der Wahl einer Hochspannung an der Röntgenröhre erhöhen Sie die Steifigkeit der Röntgenstrahlung. Dementsprechend ist es für Röntgenstrahlen viel einfacher, den anatomischen Bereich mit einem hohen Absorptionsvermögen zu durchdringen. Die positive Seite dieses Prozesses ist die Reduzierung energiearmer Strahlungskomponenten, die vom Gewebe des Patienten absorbiert werden, ohne die Bildaufnahme zu beeinträchtigen. Es kann ratsam sein, für die Untersuchung von Kindern und die Verfolgung eines KB-Bolus eine niedrigere Spannung als bei Standardinstallationen zu verwenden.

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Röhrenstrom (mAs)

Der in Milliamperesekunden (mAc) gemessene Strom beeinflusst auch die Expositionsdosis des Patienten. Damit ein großer Patient ein Bild von hoher Qualität erhält, ist eine Erhöhung der Röhrenstromstärke erforderlich. So erhält ein korpulenter Patient eine höhere Strahlendosis als beispielsweise ein Kind mit deutlich geringeren Körpergrößen.

Bereiche mit Knochenstrukturen, die Strahlung stärker absorbieren und verbreiten, wie der Schultergürtel und das Becken, benötigen mehr Röhrenstrom als beispielsweise der Hals, die Bauchhöhle einer dünnen Person oder das Bein. Diese Abhängigkeit wird im Strahlenschutz aktiv genutzt.

Scan-Zeit

Die kürzeste Scanzeit sollte gewählt werden, insbesondere bei der Untersuchung der Bauchhöhle und des Brustkorbs, wo Kontraktionen des Herzens und der Darmperistaltik die Bildqualität beeinträchtigen können. Die Qualität der CT-Untersuchung verbessert sich auch, wenn die Wahrscheinlichkeit von unwillkürlichen Bewegungen des Patienten abnimmt. Andererseits muss möglicherweise länger gescannt werden, um genügend Daten zu sammeln und die räumliche Auflösung zu maximieren. Manchmal wird die Wahl einer längeren Abtastzeit mit einer Verringerung der Stromstärke bewusst verwendet, um die Lebensdauer der Röntgenröhre zu verlängern.

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3D-Rekonstruktion

Da bei der Spiraltomographie das Datenvolumen für den gesamten Körperbereich des Patienten erfasst wird, hat sich die Visualisierung von Frakturen und Blutgefäßen deutlich verbessert. Wenden Sie verschiedene Methoden der dreidimensionalen Rekonstruktion an:

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Maximalintensitätsprojektion (Maximalintensitätsprojektion), MIP

MIP ist eine mathematische Methode, mit der hyperintensive Voxel aus einem zweidimensionalen oder dreidimensionalen Datensatz extrahiert werden. Voxel werden aus einer Reihe von Daten ausgewählt, die von Jod unter verschiedenen Winkeln erhalten wurden, und dann als zweidimensionale Bilder projiziert. Der dreidimensionale Effekt wird erhalten, indem der Projektionswinkel mit einem kleinen Schritt geändert wird und dann das rekonstruierte Bild in schneller Folge (d. H. Im dynamischen Betrachtungsmodus) sichtbar gemacht wird. Diese Methode wird häufig zur Untersuchung kontrastverstärkter Blutgefäße eingesetzt.

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Multiplanare Rekonstruktion, MPR

Diese Technik ermöglicht es, das Bild in jeder Projektion zu rekonstruieren, sei es koronal, sagittal oder krummlinig. MPR ist ein wertvolles Werkzeug in der Frakturdiagnose und Orthopädie. Beispielsweise liefern herkömmliche Axialschnitte nicht immer vollständige Informationen über Brüche. Die subtilste Fraktur, ohne die Fragmente zu verschieben und die Kortikalisplatte zu stören, kann mit Hilfe der MPR effektiver erkannt werden.

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Dreidimensionale Rekonstruktion von schattierten Oberflächen (Surface Shaded Display), SSD

Diese Methode bildet die Oberfläche eines Organs oder Knochens ab einem bestimmten Schwellenwert in Hounsfield-Einheiten nach. Die Auswahl des Bildwinkels sowie der Position der hypothetischen Lichtquelle ist ein Schlüsselfaktor für eine optimale Rekonstruktion (der Computer berechnet und entfernt Schattenbereiche aus dem Bild). Eine Fraktur des distalen Teils des Radialknochens, die durch MPR nachgewiesen wurde, ist auf der Oberfläche des Knochens deutlich sichtbar.

Dreidimensionale SSD wird auch bei der Planung eines chirurgischen Eingriffs verwendet, wie im Fall einer traumatischen Wirbelsäulenfraktur. Durch Ändern des Bildwinkels ist es einfach, eine Kompressionsfraktur der Brustwirbelsäule zu erkennen und den Zustand der Zwischenwirbelöffnungen zu beurteilen. Letzteres kann in verschiedenen Projektionen untersucht werden. Auf der sagittalen MND ist ein Knochenfragment sichtbar, das in den Wirbelkanal verlagert wird.

Grundregeln für das Lesen von Computertomogrammen

• Anatomische Orientierung

Das Bild auf dem Monitor ist nicht nur eine zweidimensionale Darstellung anatomischer Strukturen, sondern enthält Daten zur durchschnittlichen Röntgenabsorption durch das Gewebe, dargestellt durch eine Matrix aus 512 x 512 Elementen (Pixel). Die Scheibe hat eine bestimmte Dicke (d _S ) und ist eine Summe von kubischen Elementen (Voxeln) gleicher Größe, die zu einer Matrix zusammengefasst sind. Dieses technische Merkmal liegt dem unten erläuterten Effekt der privaten Lautstärke zugrunde. Die resultierenden Bilder sind normalerweise eine Ansicht von unten (von der kaudalen Seite). Daher befindet sich die rechte Seite des Patienten auf dem Bild links und umgekehrt. Auf der linken Seite des Bildes ist beispielsweise eine Leber dargestellt, die sich in der rechten Hälfte der Bauchhöhle befindet. Und die Organe links wie Magen und Milz sind auf dem Bild rechts zu sehen. Die vordere Oberfläche des Körpers, in diesem Fall die vordere Bauchdecke, ist im oberen Teil des Bildes definiert, und die hintere Oberfläche mit der Wirbelsäule ist unten definiert. Das gleiche Prinzip der Bildgebung wird in der traditionellen Radiographie angewendet.

• Auswirkungen des privaten Volumens

Der Radiologe selbst legt die Schichtdicke (d _S ) fest. Für die Untersuchung der Brust- und Bauchhöhlen werden in der Regel 8–10 mm und für Schädel, Wirbelsäule, Bahnen und Pyramiden der Schläfenknochen 2–5 mm gewählt. Daher können Strukturen die gesamte Dicke des Schnitts oder nur einen Teil davon einnehmen. Die Farbintensität eines Voxels auf einer Grauskala hängt vom durchschnittlichen Dämpfungskoeffizienten für alle seine Komponenten ab. Wenn die Struktur über die gesamte Dicke der Scheibe die gleiche Form hat, sieht sie klar abgegrenzt aus, wie im Fall der Bauchaorta und der Vena cava inferior.

Der Effekt des privaten Volumens tritt auf, wenn die Struktur nicht die gesamte Dicke der Scheibe einnimmt. Umfasst der Abschnitt beispielsweise nur einen Teil des Wirbelkörpers und einen Teil der Bandscheibe, sind ihre Konturen unscharf. Das gleiche wird beobachtet, wenn sich das Organ innerhalb der Scheibe verengt. Dies ist der Grund für die schlechte Definition der Nierenpole, der Konturen von Galle und Blase.

• Der Unterschied zwischen den Knoten- und Röhrenstrukturen

Es ist wichtig, vergrößerte und pathologisch veränderte LN von im Querschnitt eingeschlossenen Gefäßen und Muskeln unterscheiden zu können. Es kann sehr schwierig sein, dies nur in einem Abschnitt zu tun, da diese Strukturen die gleiche Dichte (und den gleichen Grauton) haben. Daher sollte man immer benachbarte kranial und kaudal gelegene Abschnitte analysieren. Wenn man festgelegt hat, wie viele Abschnitte diese Struktur sichtbar sind, kann man das Dilemma lösen, ob es sich um einen vergrößerten Knoten oder eine mehr oder weniger lange röhrenförmige Struktur handelt: Der Lymphknoten wird nur in ein oder zwei Abschnitten erkannt und in den benachbarten nicht sichtbar gemacht. Die Aorta, die Vena cava inferior und der Muskel, zum Beispiel der Lumbal-Iliac, sind während der gesamten Serie von Cranio-Caudal-Bildern sichtbar.

Wenn der Verdacht auf eine vergrößerte knotige Formation in einem Abschnitt besteht, sollte der Arzt sofort benachbarte Abschnitte vergleichen, um eindeutig festzustellen, ob es sich bei dieser „Formation“ lediglich um ein Gefäß oder einen Muskel im Querschnitt handelt. Diese Taktik ist auch insofern gut, als sie die Möglichkeit bietet, die Wirkung eines privaten Volumens schnell festzustellen.

• Densitometrie (Messung der Gewebedichte)

Wenn beispielsweise nicht bekannt ist, ob es sich bei einer in der Pleurahöhle befindlichen Flüssigkeit um Erguss oder Blut handelt, erleichtert die Messung ihrer Dichte die Differentialdiagnose. In ähnlicher Weise kann Densitometrie auf fokale Läsionen im Leber- oder Nierenparenchym angewendet werden. Es wird jedoch nicht empfohlen, eine Schlussfolgerung auf der Grundlage der Bewertung eines einzelnen Voxels zu ziehen, da solche Messungen nicht sehr zuverlässig sind. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit sollte der "interessierende Bereich" erweitert werden, der aus mehreren Voxeln in einer Fokusformation, einer bestimmten Struktur oder einem bestimmten Flüssigkeitsvolumen besteht. Der Computer berechnet die durchschnittliche Dichte und die Standardabweichung.

Sie sollten besonders darauf achten, die Artefakte einer erhöhten Strahlungssteifigkeit oder die Auswirkungen des Privatvolumens nicht zu übersehen. Wenn sich die Formation nicht über die gesamte Dicke der Scheibe erstreckt, umfasst die Dichtemessung die angrenzenden Strukturen. Die Dichte der Bildung wird nur dann korrekt gemessen, wenn sie die gesamte Dicke der Schicht (d _S ) ausfüllt. In diesem Fall ist es wahrscheinlicher, dass sich die Messungen auf die Bildung selbst auswirken und nicht auf benachbarte Strukturen. Wenn ds größer als der Durchmesser der Formation ist, z. B. Ein kleiner Fokus, führt dies dazu, dass sich die Wirkung eines bestimmten Volumens auf einer beliebigen Scanebene manifestiert.

• Dichtewerte verschiedener Gewebearten

Moderne Geräte können 4096 Graustufen abdecken, die unterschiedliche Dichtegrade in Hounsfield-Einheiten (HU) darstellen. Die Dichte von Wasser wurde willkürlich als 0 HE und Luft als 1000 HE angenommen. Ein Monitorbildschirm kann maximal 256 Graustufen anzeigen. Das menschliche Auge kann jedoch nur etwa 20 unterscheiden. Da das Spektrum der menschlichen Gewebedichten breiter ist als diese eher schmalen Rahmen, ist es möglich, das Bildfenster so auszuwählen und einzustellen, dass nur Gewebe mit dem erforderlichen Dichtebereich sichtbar sind.

Die durchschnittliche Dichte des Fensters sollte so nahe wie möglich an der Dichte der untersuchten Gewebe eingestellt werden. Aufgrund der erhöhten Luftigkeit ist es besser, im Fenster mit niedrigen HU-Werten zu erkunden, während für Knochengewebe die Fensterhöhe deutlich erhöht werden sollte. Der Kontrast des Bildes hängt von der Breite des Fensters ab: Das verengte Fenster ist kontrastreicher, da die 20 Graustufen nur einen kleinen Teil der Dichteskala abdecken.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Dichte fast aller parenchymalen Organe innerhalb der engen Grenzen zwischen 10 und 90 HU liegt. Die Ausnahmen sind einfach, daher müssen, wie oben erwähnt, spezielle Fensterparameter eingestellt werden. Bei Blutungen ist zu berücksichtigen, dass die Dichte von neu koaguliertem Blut etwa 30 HU über der von Frischblut liegt. Dann sinkt die Dichte in den Bereichen der alten Blutung und in Zonen der Blutgerinnsellyse wieder. Exsudat mit einem Proteingehalt von mehr als 30 g / l ist bei den Standardeinstellungen des Fensters nicht leicht von Transsudat (mit einem Proteingehalt unter 30 g / l) zu unterscheiden. Darüber hinaus ist anzumerken, dass es aufgrund des hohen Übereinstimmungsgrades der Dichten, beispielsweise in den Lymphknoten, der Milz, den Muskeln und der Bauchspeicheldrüse, unmöglich ist, die Zugehörigkeit eines Gewebes nur auf der Grundlage einer Dichteschätzung festzustellen.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die üblichen Werte der Gewebedichte auch für verschiedene Personen individuell sind und unter dem Einfluss von Kontrastmitteln im Blutkreislauf und im Organ variieren. Letzterer Aspekt ist für das Studium des Urogenitalsystems von besonderer Bedeutung und bezieht sich auf die / in der Einführung des Lebenslaufs. Gleichzeitig beginnt das Kontrastmittel schnell über die Nieren ausgeschieden zu werden, was zu einer Erhöhung der Nierenparenchymdichte während des Scannens führt. Dieser Effekt kann zur Beurteilung der Nierenfunktion genutzt werden.

• Dokumentieren von Studien in verschiedenen Fenstern

Wenn Sie das Bild erhalten haben, müssen Sie es zum Dokumentieren der Studie auf einen Film übertragen (auf Papier). Beispielsweise wird bei der Beurteilung des Zustands des Mediastinums und der Weichteile der Brust ein Fenster eingerichtet, so dass Muskeln und Fettgewebe mit Graustufen klar sichtbar werden. Es wird ein weichgewebtes Fenster mit einer Mitte von 50 HE und einer Breite von 350 HE verwendet. Dadurch werden Stoffe mit einer Dichte von -125 HE (50-350/2) bis +225 HE (50 + 350/2) grau dargestellt. Alle Stoffe mit einer Dichte von weniger als -125 HE, z. B. Lunge, sehen schwarz aus. Stoffe mit einer Dichte über +225 HE sind weiß und ihre innere Struktur ist nicht differenziert.

Wenn das Lungenparenchym untersucht werden muss, z. B. Wenn Knötchen ausgeschlossen sind, sollte die Fenstermitte auf -200 HE reduziert und die Breite erhöht werden (2000 HE). Bei Verwendung dieses Fensters (Lungenfenster) werden die Strukturen der Lunge mit geringer Dichte besser unterschieden.

Um einen maximalen Kontrast zwischen der grauen und der weißen Substanz des Gehirns zu erzielen, sollte ein spezielles Gehirnfenster ausgewählt werden. Da sich die Dichten von grauer und weißer Substanz geringfügig unterscheiden, sollte das Weichgewebefenster sehr eng (80 - 100 HE) und kontrastreich sein und sein Zentrum in der Mitte der Hirngewebedichtewerte (35 HE) liegen. Mit solchen Installationen ist es unmöglich, die Knochen des Schädels zu untersuchen, da alle Strukturen, die dichter als 75-85 HE sind, weiß erscheinen. Daher sollten das Zentrum und die Breite des Knochenfensters signifikant höher sein - etwa +300 HU bzw. 1500 HU. Metastasen im Hinterkopfknochen werden nur bei Verwendung von Knochen sichtbar gemacht. Aber kein Hirnfenster. Andererseits ist das Gehirn im Knochenfenster fast unsichtbar, sodass kleine Metastasen in der Gehirnsubstanz unsichtbar sind. Wir müssen uns immer an diese technischen Details erinnern, da auf dem Film in den meisten Fällen nicht in allen Fenstern Bilder übertragen werden. Der Arzt, der die Studie durchführt, betrachtet die Bilder auf dem Bildschirm in allen Fenstern, um die wichtigen Anzeichen der Pathologie nicht zu übersehen.

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