Die Zukunft der CT:

Mit dem Durchbruch der MRT in der bildgebenden Diagnostik war die CT fast schon totgesagt. Schnittbilddiagnostik und Strahlenbelastung- wer möchte das schon, dazu kam die Strahlenhysterie der 80er Jahre, ausgelöst durch den Tschernobyl-Unfall (vgl. Abschnitt Strahlenschutz).

Die Entwicklung der Elektronenstrahl-CT (EBT) wurde nach kurzer Euphorie wieder verlassen - zu teuer, zu schwer und zu aufwendig.

Der Durchbruch gelang mit der Einführung der Mehrzeilen-CT.
Die Leistung der Mehrschicht-CT mit modernen Scannern ist bis 100 mal höher als bei konventionellen Spiral-Scannern. Diese enorme Leistungssteigerung ermöglicht eine kürzere Scandauer, längere Untersuchungsabschnitte und dünnere Schichten.
Kürzere Scanzeiten reduzieren die Gefahr von Bewegungsunschärfen, speziell bei Kindern und Schwerkranken. Gleichzeitig kann der Bedarf an Kontrastmittel verringert werden.
Längere Scanabschnitte sind speziell bei der CT-Angiografie von Bedeutung. CT-Angiografien erwiesen sich als vorteilhaft bei der Diagnostik der gesamten Aorta und der peripheren Gefäße bis herab zu den Füßen.
Nicht zuletzt bestechen die Geräte mit dünneren Schichten und isotroper Schnittführung in allen gewünschten Ebenen mit stets gleichbleibender Ortsauflösung. Somit wird eine nahezu isotrope multiplanare Bildgebung Realität mit gleichbleibender Auflösung in jeder Schnittebene, die nicht selten die Auflösung der MRT übertrifft.

1. Immer mehr Zeilen

40, 64, 256 Zeilen - die Hersteller versuchen sich gegenseitig mit immer schnelleren und leistungsfähigeren Maschinen zu übertreffen.
Ziel ist die immer höhere zeitliche Auflösung, die es gestattet, auch schnell bewegte Organe (Herz) zu untersuchen und dynamische Studien größerer Körperabschnitte (z.B. gesamtes Gehirn) zu erstellen.

Mit diesen schnelleren und leistungsfähigeren Maschinen sind jedoch auch neue Probleme zu lösen:

• Stabilität des Systems: Hochleistungsgeräte, vollgestopft mit Elektronik und mit hohen mechanischen Beanspruchungen bei Rotationsgeschwindigkeiten bis zu 0,3 s/Rotation;
• Datenverarbeitung: Eine gewaltige Datenmenge entsteht aus der Vielschichtuntersuchung, die mit Rechnern ausgewertet werden muß, deren Performance ein Vielfaches der derzeit handelsüblichen beträgt;
• Artefakte: Sogenannte Kegelstrahlartefakte gewinnen mehr und mehr an Bedeutung (Effekt der Geometrie des Röntgenstrahls bei dem nur die Objekte in der Rotationsachse von ein und derselben Detektorreihe „gesehen“ werden. Objekte in der Peripherie werden während einer Rotation von mehreren Detektorreihen erfasst. Dieser Effekt führt zu deutlichen Wellenbewegungen und Zähnelungen in der Nachrekonstruktion, da die exakte Position des Objektes nicht präzise lokalisiert werden kann).
• Geschwindigkeit: Die schnellen Tischbewegungen müssen ruckfrei erfolgen, mitunter ist auch der Patient nicht auf die Bewegung gefaßt, was in den Startabschnitten zu Verwackelungen führt.
  Bei derartig schnellen Geräten ist die Bildakquisition schneller als der Blutstrom - d.h. die Scans müssen künstlich verlangsamt werden, um das Anfluten des Kontrastmittels vor allem in der Körperperipherie zu erfassen.
• Strahlenbelastung: Der Effekt geringerer Strahlenexposition der Mehrzeilen-Geräte relativiert sich etwas bei den Hochleistungsmaschinen ab 64 Zeilen. Hier spielen die Effekte des sog “Overbeaming” und “Overranging” eine zunehmende Rolle.
  Overbeaming bedeutet, daß mit zunehmender Breite des Fächerstrahls der Röntgenröhre die schrägen Bereiche am Rand nicht mehr nutzbar werden, allerdings ebenfalls auf den Patienten einstrahlen. Durch ausgeklügelte Filtersysteme wird dieser Effekt seitens der Hersteller aber deutlich reduziert.
  Overranging bedeutet, daß die eingestellte Länge der Untersuchung mit zunehmender Zeilenzahl zunehemnd länger sein muß, als der zu untersuchunde Körperabschnitt, weil letztlich eine komplette Rotation zur Bildberechnung notwendig wird. Das bedeutet z.B. im Extremfall, daß bei einem 64-Zeiler mit eingestellter Schichtdicke von 1mm oben und unten 6,4 cm “angehängt” werden müssen, um den gewünschten Körperabschnitt auch sicher komplett abzubilden. Insofern hat man sich bei den 356- und 300-Zeilern inzwischen wieder auf die inkrementale Bildgebung besonnen, d.h. Bildakquisition Schritt für Schritt ohne kontinuierlichen Tischvorschub.
  Schließlich verleitet diese sehr schnelle Bildgebung auch zum “Oversampling”, d.h. es wird eng überlappend geschichtet, um eine möglichst hohe Bildgüte bei den Rekonstruktionen zu erreichen, oder es werden mehrere Serien gefahren, um z.B. das Perfusionsverhalten bestimmter Prozesse unter der intravenösen Kontrastmittelgabe zu studieren.

2. Strahlenreduktion

Die Strahleneffizienz der modernen Mehrzeiler ist im Vergleich zu den alten inkrementalen CT um ein Vielfaches höher.

Andererseits neigt der Untersucher aufgrund der Geschwindigkeit und der Performance der Maschinen zu immer dünneren Schichtführungen und multiphasischen Untersuchungen, was dann doch wieder zu einer Erhöhung der Strahlendosis führt.

Zur Dosisreduktion geht zwei Wege:

1. Reduktion der Strahlendosis absolut:
Hier sind naturgemäß technische Grenzen gesetzt. Je geringer die Dosis, desto höher das Bildrauschen- immerhin ist zur Durchstrahlung eines Objektes immer eine gewisse Mindestdosis vonnöten. Mit abnehmender Dosis gewinnt auch das elektronische Rauschen (Grundrauschen des Systems) mehr und mehr an Bedeutung.
Gefragt sind also Tools, die sowohl das Bildrauschen als auch das elektronische Rauschen reduzieren

2. Adaptive Dosismodulation:
Hier bieten alle Hersteller schon jetzt vielversprechende Ansätze: Ziel ist eine der jeweiligen Körperform und Absorption angepaßte Strahlendosis.
Dies kann einmal rein geometrisch geschehen - dünnere Regionen (Hals) erhalten automatisch weniger Dosis als breitere (Schulter) oder es wird die Dosis während der Rotation variiert (z.B. ist der Mensch von Brust zu Rücken in der Regel dünner als von links nach rechts).
Die zweite Möglichkeit ist absorptionsgesteuert, d.h. die Maschine mißt die Schwächung der Röntgenstrahlung durch das Objekt fortlaufend und kalkuliert in Bruchteilen von Sekunden die erforderliche Dosis. Schwachpunkt dieses Ansatzes ist die mechanische Trägheit der Röntgenröhre, deren “Output” einer solchen Regelung nicht zeitgleich folgen kann (auch wenn einige Hersteller heutzutage das von ihren Röhren behaupten).

3. Kombinationen

In der Krebsdiagnostik, Therapiekontrolle und Verlaufskontrolle spielt die morphologische Bildgebung eine entscheidende Rolle. Seit der 90er Jahre hat PET (Positronenemissionstomografie) als metabolische Bildgebungsmethode eine zunehmende Bedeutung in der klinischen Diagnostik von Tumorerkrankungen erlangt. Trotz der hohen Sensitivität der Methode liegt ein Problem bei der Interpretation der PET-Daten in der schwierigen exakten anatomische Zuordnung einer Tracermehranreicherung aufgrund unzulänglicher Kontrastierung. Die für gezielte Eingriffe wichtige Lokalisationsdiagnostik ist dadurch limitiert. Gerade bei onkologischen Fragestellungen hat die genaue anatomische Zuordnung aber wesentliche klinische Relevanz.

Die optimale Lösung, um funktionelle und anatomische Information auch über ausgebreitete Gebiete (Ganzkörperuntersuchung) in Übereinstimmung zu bringen, ist die gleichzeitige Akquirierung von funktioneller (PET) und anatomischer (CT) Information mittels eines Gerätes, ohne dass der Patient sich zwischenzeitlich bewegen oder das Bett verlassen muss. Sogenannte PET-CT sind derzeit schon diagnostischer Standard, PET-MRT sind aber ebenfalls schon verfügbar.

In der Kombination aus funktioneller / molekularer Bildgebung und morphologischer (struktureller) Darstellung ergeben sich ungeahnte Möglichkeiten in der Diagnostik, Therapie und Therapieüberwachung bösartiger Erkrankungen. Diese Methode steckt derzeit noch in der Zwangsfalle der Gesetzlichen Krankenversicherungen, die eine PET-CT nur für ganz ausgewählte Indikationen als Sonderbedarf erstatten. Es ist zu hoffen, daß hier über kurz oder lang ein Umdenken erfolgt, und die Methode auch seitens der Gesundheitspolitiker mehr Akzeptanz findet.

FDG-PET-CT mit Lymphknotenmetastasen im Mediastinum