Computertomografie

Die Computertomografie ist ein auf Röntgenstrahlen basierendes Schnittbildverfahren der diagnostischen Radiologie. Mit Hilfe einer rotierenden Röntgenröhre werden die darzustellenden Strukturen aus verschiedenen Richtungen abgebildet, sodass aus den zweidimensionalen Bildern dreidimensionale Datensätze errechnet werden können. Da hierdurch die Lokalisation von Strukturen in allen drei Ebenen aufgezeichnet wird, kommt es anders als bei konventionellen Aufnahmen zu keinen Überlagerungen. Mittels der heute verfügbaren Mehrzeilen-Detektoren sowie Spiral-Computertomografen können selbst Darstellungen größerer Körperpartien in einigen Minuten durchgeführt werden, weshalb dieses diagnostische Verfahren bspw. auch äußerst geeignet für die notfallmedizinische Versorgung ist. Im Vergleich zur Magnetresonanztomografie ist jedoch insbesondere die hohe Belastung an ionisierenden Strahlen nachteilig.

• Computer (von engl. to compute = „(be)rechnen“): Datenverarbeitungsanlage, die in diesem Fall die aufgezeichneten Röntgenstrahlen miteinander verrechnet
• Tomografie (von griech. tomḗ = „Schnitt“ und graphein = „schreiben“): Bildgebendes Verfahren, das Gewebe und Organe als Schnittbild wiedergibt

Computertomografie

Für die Durchführung einer CT ist aufgrund der Exposition gegenüber ionisierenden Strahlen eine „rechtfertigende Indikation“ obligat.

• Medizinische Indikationen für die CT sind z.B.:
  • Darstellung von Knochen und Gelenken (z.B. bei Polytrauma)
  • Darstellung der Bauchorgane (z.B. bei unklarem akutem Abdomen)
  • Beurteilung des Hirnparenchyms und Frage nach akuten Hirnblutungen
• Zur Darstellung von Gefäßveränderungen (wie z.B. Hirnarterienaneurysma, periphere arterielle Verschlusskrankheit) wird eine CT-Angiografie durchgeführt

• Bilderzeugung
  • Erfolgt mittels Röntgenröhre (siehe: Röntgenstrahlung), die um den Patienten kreist
  • Röntgenstrahlen werden von den jeweils gegenüberliegenden Detektoren aufgezeichnet
    • Detektoren entsprechen dem Röntgenfilm einer konventionellen Röntgenaufnahme und bilden immer nur kleine Abschnitte der darzustellenden Strukturen ab
      • Durch die Rotation der Röntgenröhre und damit des Strahlengangs werden dieselben Strukturen aus unterschiedlichen Richtungen durchleuchtet, sodass aus mehreren zweidimensionalen Bildern ein dreidimensionales entsteht
      • Durch stufenweisen Vorschub des Tisches wurde früher scheibchenweise (ca. 5–15 mm pro Schicht) die darzustellende Körperregion in die Röntgenstrahlung gebracht. Heute geschieht dies meist unter kontinuierlichem Vorschub (Spiral-CT )
    • Grundlage der Bildberechnung der CT ist ein Voxel
      • Analog zum Pixel des zweidimensionalen Bildes ist ein Voxel die kleinstmögliche Einheit einer CT
      • Ein Voxel ist dreidimensional und würfelförmig
      • Je kleiner der Voxel, desto schärfer das Bild
      • Gewebe mit starker Absorption der Röntgenstrahlen (= hoher Schwächungswert) → Voxel kommt hell zur Darstellung
      • Gewebe mit geringer Absorption der Röntgenstrahlen (= geringer Schwächungswert) → Voxel kommt dunkel zur Darstellung
• Bildverarbeitung
  • Die entstehenden Graustufen werden mit Hilfe der Hounsfield-Einheiten beschrieben
  • Luft besitzt definitionsgemäß −1.000 Hounsfield-Einheiten (= schwarz), Wasser 0 Hounsfield-Einheiten, Knochen können je nach Beschaffenheit ca. 1.000–1.500 HE (= weiß) erreichen
  • Problem: Durch den Verrechnungsprozess ergeben sich mehr Graustufen, als das menschliche Auge aufzulösen vermag
    • Lösung: Fensterung
      • Häufig betrachtet werden: Lungenfenster, Knochenfenster, Weichteilfenster
  • Aufbereitung der Bilddaten (Post-Processing) ^[1]
    • Darstellung in anderen Raumrichtungen: Multiplanare Reformation (MPR)
    • Umrechnung eines 3D-Datensatzes in ein 2D-Bild
      • Darstellung der hellsten Voxel: Maximumintensitätsprojektion (MIP)
      • Darstellung der dunkelsten Voxel: Minimumintensitätsprojektion (MinIP)
    • Erstellung eines dreidimensionalen Bildes: Volumen-Rendering-Technik (VRT)
  • Neben der Schnittbilddarstellung ist durch eine Kombination mehrerer Schnittbilder auch eine 3D-Rekonstruktion der abzubildenden Strukturen möglich
• Kontrastmittel: Das hohe Molekulargewicht der als Kontrastmittel eingesetzten Substanzen bewirkt eine hohe Absorption der Röntgenstrahlung, sodass es zu einer starken Verschattung des Bildes kommt
  • Oral : Bariumlösungen, iodhaltiges Kontrastmittel
  • Intravenös: Es kommen iodhaltige Substanzen zum Einsatz
    • Arterielle Phase: Ca. 20 s nach intravenöser Injektion erreicht das Kontrastmittel die großen arteriellen Gefäße und macht diese strahlenundurchlässiger
    • Venöse Phase: Ca. 70 s nach Injektion erreicht das Kontrastmittel die venösen Gefäße des Körperkreislaufs
• Weitere Einteilung iodhaltiger Kontrastmittel
  • Ionisch (zerfallen nach Injektion in Ionen, hohe Osmolalität) → Kontrastmittel erster Generation, heute nur oral oder rektal verwendet
  • Nicht-ionisch (zerfallen nicht in Ionen, niedrigere Osmolalität) → Hauptsächlich als i.v. Kontrastmittel mit geringerem Risiko für Nebenwirkungen
• Negatives Kontrastmittel: Da Luft die geringste Dichte aufweist und in einer Röntgenaufnahme daher schwarz erscheint, kann es als negatives Kontrastmittel eingesetzt werden (z.B. zur Beurteilung des Gastrointestinaltraktes)
• Strahlenbelastung: Die Strahlenbelastung einer CT-Thorax-Aufnahme ist bspw. ungefähr äquivalent mit der natürlichen Strahlenbelastung innerhalb von ∼ 4 Jahren und ca. 80-mal höher als die einer Röntgen-Thorax-Aufnahme in zwei Ebenen

Falls eine intravenöse Gabe von iodhaltigem Kontrastmittel geplant ist, muss Folgendes beachtet werden:

• Gefahr der Kontrastmittel-Nephropathie (dosisabhängige Nebenwirkung)
  • Bestimmung der Nierenfunktionswerte (Kreatinin, GFR)
  • Prophylaxe: Ausreichende Hydrierung, ggf. Gabe von Acetylcystein
• Gefahr der thyreotoxischen Krise
  • Bestimmung der Schilddrüsenfunktion
  • Prophylaxe
    • Bei latenter Hyperthyreose: Perchlorat (hemmt die Iodaufnahme in die Thyreozyten)
    • Bei manifester Hyperthyreose: Gabe von iodhaltigem Kontrastmittel nur im vital bedrohlichen Notfall, dann zusätzlich Thiamazol (hemmt die Schilddrüsenhormonsynthese)
    • Siehe auch: Prophylaxe vor Gabe iodhaltiger Kontrastmittel
• Gefahr einer allergischen Reaktion
  • Anamnese nach vorherigen Kontrastmittel- bzw. Iod-Expositionen

Durch die Verabreichung von iodhaltigem Kontrastmittel kann bei latenter Hyperthyreose eine thyreotoxische Krise ausgelöst werden! Zudem können eine akute Nierenschädigung und/oder eine irreversible Verschlechterung der Nierenfunktion sowie eine schwere allergische Reaktion auftreten!

Im Normalfall ist es nicht erforderlich, dass die Patienten nüchtern zu einer CT-Untersuchung erscheinen! Nötig ist dies bspw. bei bestimmten den Magen-Darm-Trakt betreffenden Fragestellungen oder bei Kombination mit einer PET mit ¹⁸F-FDG, da hierbei der Zuckerstoffwechsel sichtbar gemacht wird.

Grundlagen der CT-Befundung

• Betrachtungsweise: Bei der Interpretation eines transversalen Schnittbildes schaut der Betrachter immer von kaudal auf die abgebildeten Strukturen
• Interpretation
  • Hypodens: Die Röntgenstrahlen werden vom Gewebe nur wenig abgeschwächt, so dass ein Großteil der Strahlung auf die gegenüberliegenden Detektoren trifft → Die Strukturen erscheinen dunkel (z.B. Lungengewebe)
  • Hyperdens: Die Röntgenstrahlen werden vom Gewebe stark abgeschwächt, so dass nur wenige auf die gegenüberliegenden Detektoren treffen → Die Strukturen erscheinen hell (z.B. Knochen)

Krankheitsbeispiele

CT-Darstellungen des ZNS

CT-Darstellungen der Bauchorgane

CT-Darstellung der Thoraxorgane

CT-Darstellung von Knochen und Gelenken

Für weitere scrollbare Notfall-CTs siehe auch: Schnittbildserien in der Notfallmedizin