Computertomographie

Bei der Computertomographie (Synonyme: CT-Scan, Computer Axial Tomography – aus dem altgriechischen: tome: der Schnitt; graphein: schreiben) handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren der radiologischen Diagnostik.

Mit Hilfe der Anwendung der CT ist zum ersten Mal eine Erstellung von axialen überlagerungsfreien Schnittbildern der diversen Körperregionen möglich geworden. Um dies zu erreichen werden rechnerbasiert röntgenradiologische Bilder aus verschiedenen Richtungen verrechnet, sodass ein dreidimensionales Schnittbild erstellt werden kann. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, eine Unterscheidung zwischen Strukturen mit einer höheren Strahlenabsorption und einer verbreiterten Schichtdicke vorzunehmen. War es noch bei einer Röntgenaufnahme der Fall, dass der Grad der Verdickung eines Gewebes nicht genau zu bestimmen war, da keine dreidimensionale Untersuchung eine hoch differenzierte Beurteilung von Geweben zuließ, stellt nun die Anwendung der CT eine Lösung dieses Problems dar. Durch die dreidimensionale Betrachtung des Objektes wird allerdings nicht nur eine exakte Beurteilung der Volumenstruktur, sondern auch ein Verzicht auf die Mittelung der Schnittbilder gewährleistet.

Der in der Hounsfield-Skala festgelegte Absorptionsgrad (Schwächungskoeffizient) spiegelt die Wiedergabe der Gewebe in den einzelnen Graustufen wider. Verdeutlichen kann man den Absorptionsgrad durch die Wertangabe von Luft (Absorptionswert von -1.000), Wasser (Absorptionswert 0) und der verschiedenen Metalle (Absorptionswerte von weit über 1.000). Die Darstellung der Gewebe wird in der Medizin durch die Begriffe Hypodensität (niedriger Absorptionsgrad) und Hyperdensität (hoher Absorptionswert) beschrieben.

Entwickelt wurde dieses diagnostische Verfahren in den sechziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts von dem Physiker Allan M. Cormack und dem Elektrotechniker Godfrey Hounsfield, die für ihre Forschung den Nobelpreis der Medizin erhielten. Doch schon vor den finalen Entwicklungen der Computertomographie gab es Versuche, aus radiologischen Schnitten eine Erstellung räumlicher Aufnahmen vorzunehmen und so den Mittelungsprozess der Röntgenaufnahmen zu umgehen. Schon in den zwanziger Jahren wurden erste Forschungsergebnisse zur Tomographie vom Berliner Arzt Grossmann vorgestellt.

Das Verfahren

Das Prinzip des Computertomographen ist die Vermeidung von Überlagerungen von verwischten Ebenen, sodass eine höhere Kontrasterzeugung erreicht werden kann. Auf Grund dessen ist auch die Möglichkeit gegeben, Weichteile mit dem Computertomographen zu untersuchen. Hieraus resultiert die Etablierung der CT in Gesundheitseinrichtungen, bei denen die CT als bildgebende Diagnostik der Wahl zur Organdarstellung eingesetzt wird. Seit der Entwicklung des Tomographen gab es verschiedene Technologien zur Durchführung des diagnostischen Verfahrens. Seit 1989 wird die vom deutschen Physiker Kalendar entwickelte Spiral-CT als wichtigste Methode zur Durchführung angewendet. Die Spiral-CT beruht auf dem Prinzip der Schleifringtechnologie. Durch diese ist es möglich, den Patienten spiralförmig abzutasten, da die Röntgenröhre ständig mit Energie versorgt wird und sowohl die Energieübertragung als auch die Datenübertragung vollständig kabellos übertragen werden kann.

Die Technologie der CT ist wie folgt aufgebaut:

Der moderne Computertomograph besteht jeweils aus einem Frontend, bei dem es sich um den eigentlichen Scanner handelt, und dem Backend, welcher aus Bedienkonsole und einer sogenannten Viewing Station (Kontrollstation) besteht.
Als Herzstück des Tomographen beinhaltet das Frontend unter anderem die benötigte Röntgenröhre, den Filter und die diversen Blenden, ein Detektorsystem, einen Generator und ein Kühlsystem. In der Röntgenröhre wird eine Strahlung im Wellenlängenbereich von 10-8 bis 10-18 m erzeugt, die durch den Eintritt schneller Elektronen in ein Metall erzeugt wird.
Zur Durchführung der Diagnostik bedarf es der Bereitstellung einer Beschleunigungsspannung, welche die Energie des Röntgenspektrums bestimmt. Zusätzlich kann über den Strom der Anode die Intensität des Röntgenspektrums festgelegt werden.
Die bereits erwähnten beschleunigten Elektronen durchlaufen die Anode, sodass diese auf Grund der Reibung an den Atomen der Anode sowohl abgelenkt als auch abgebremst werden. Durch den Bremseffekt wird eine elektromagnetische Welle geformt, die über die Entstehung von Photonen eine Abbildung des Gewebes ermöglicht. Die Bildgebung bedarf allerdings einer Wechselwirkung von Strahlung und Materie, woraus resultiert, dass nicht die einfache Detektion von Röntgenstrahlung zur Bilderzeugung ausreicht.
Neben der Röntgenröhre spielt auch das Detektorsystem eine entscheidende Rolle in der Funktion des Computertomographen. 
Überdies ist auch die Motoreinheit mitsamt Steuerungseinheit und Mechanik Teil des Frontends.