Geschichte und Funktionsweise der Computertomographie

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Die Computertomographie (aus dem altgriechischen von „tome“ „Schnitt“ und „graphein“ „Schreiben“), abgekürzt auch CT genannt, ist eine rechnerbasierte Auswertung einer Vielzahl aus verschiedenen Richtungen aufgenommener Röntgenaufnahmen eines Objektes, um ein dreidimensionales Bild zu erzeugen. Es handelt sich um ein schnittbildgebendes Verfahren.

Die Computertomographie wurde möglich durch die 1917 vom österreichischen Mathematiker Johann Radon entwickelte Radontransformation, welche heute die Grundlage zur Berechnung von räumlichen Objekten mit seinen gesamten Innenstrukturen liefert.

Nach Vorarbeiten des Physikers Allen M. Cormack zwischen 1957 und 1963 realisierte der Elektrotechniker Godfrey Hounsfield einige Prototypen. Die erste CT-Aufnahme wurde 1971 an einem Menschen vorgenommen. Cormack und Hounsfield erhielten 1979 für ihre Arbeiten gemeinsam den Nobelpreis für Medizin.

Beim herkömmlichen Röntgen wird das abzubildende Objekt von einer Röntgenquelle durchleuchtet und nur zweidimensional auf einem Röntgenfilm abgebildet. Es entsteht eine Abbildung eines Volumens auf eine Fläche. Bei dieser Projektion gehen Informationen, welche die dritte Dimension, nämlich die Dicke des Objekts betreffen, weitgehend verloren. Der Grund dafür ist, dass im Nachhinein nicht mehr unterschieden werden kann, ob die im Röntgenbild sichtbare Schwächung, die hellen Bereiche im Bild, durch ein Material höherer Dichte oder durch eine größere Schichtdicke hervorgerufen wurde.

Die Röntgenstrahlen, die in der CT durch das Untersuchungsobjekt gelangen, werden von mehreren Detektoren aus vielen Richtungen gleichzeitig aufgezeichnet. Der Vergleich zwischen ausgesandter und gemessener Strahlungsintensität gibt Aufschluss über die Abschwächung der Strahlung durch das zu untersuchende Gewebe.

Während der Untersuchung liegt der Patient flach auf einem Untersuchungstisch. Senkrecht zur Körperachse des Patienten befindet sich eine rotierbare Röntgenröhre.

Mittels der Röntgenröhre und Blenden wird ein schmaler Röntgenstrahl erzeugt. Dieser durchdringt die gewünschte Körperstelle und wird durch die verschiedenen Körper-Strukturen (z.B. Organe, Knochen) unterschiedlich stark abgeschwächt.

Auf der gegenüberliegenden Seite werden die Strahlen von einer Vielzahl von Sensoren (dem s. g. Detektorkranz) aufgenommen und als Datensatz in den Computer weitergeleitet.

Im Anschluss daran dreht sich die Röntgenröhre samt gegenüberliegenden Detektoren geringfügig um den Patienten weiter und sendet wieder einen Flächenstrahl aus.

Der Vorgang wiederholt sich bis zur vollständigen Umrundung des Körpers. Auf diese Weise werden viele verschiedene Ansichten derselben Körper-Schicht erzeugt.

Im Computer werden die einzelnen Ansichten derselben Schicht analysiert und die verschiedenen Dichtewerte ermittelt und zu einem Graustufen-Bild umgerechnet. Dieses Bild kann nun auf einem Bildschirm oder Röntgenfilm betrachtet werden.

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