4-12 Schalom Dr. House für PDF - anfofo.de · Nierenzellkarzinom Phlebotomie (Aderlass) Phäochromozytom Sauerstoff-Gabe Nephroptose (Wanderniere) Hämatin-Therapie Differentialdiagnosen

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House-Ärzte - Schalom, Dr. House

HouseHouse--ÄrzteÄrzte (SS 2012)(SS 2012)

13.06.12: Epidemie04.07.12: Schalom, Dr. House

(Hörsaal 2 LFI, 18 Uhr c.t.)

Auskunft:Prof. Lehmann (Anästhesie)

PDF-Handouts aufwww.anfofo.de


MRT, fMRT(MRI), MRAHypotonieHerzkatheter (EPU)Hypothermie

SchweißtestKrampfanfallPulsoxymetrieKollaps

ZystoskopieWesensveränderungUltraschallOrthostase-Störung

Haaranalyse (Toxine)Hämaturiediagnostische LaparotomieFraktur (Bein)

FludrocortisonDesaturierungEphedrinBlutuntersuchung

(BSG, Elektrolyte)Blasenschwäche

Belastungs-EKGBeinschmerzen

IndomethacinCTDyspnoe

CortisolAmpicillinabdominelle Blutung ACTH-StimulationstestMedikamenteDiagnostikSymptome


ThromboseEchinokokken-Zystesystemische SkleroseDünndarm-VolvulusRippenfehlbildungautonome Neuropathie (Riley-Day-Syndrom)Porphyriearterielle TorsionPolycythaemia veraArrhythmie

BeingipsM. Addison, M. Parkinson, M. WegenerBluttransfusionLupus erythematodesTherapieformenKryoglobulinämie

HarnwegsinfektThrombozytopenieEndometriose

Phlebotomie (Aderlass)NierenzellkarzinomSauerstoff-GabePhäochromozytom

Hämatin-Therapie Nephroptose (Wanderniere)

Differentialdiagnosen


Bildgebung (1)

Spannungspneumothorax

Historische Aufnahme(Röntgen, 23. Januar 1896)

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Bildgebung (2)

CT eines Nierentumors rechts (im Bild links)

CT-Angiographie der Hände in einer 3D-Rekonstruktion

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Bildgebung (3)

MRT eines menschlichen Kniegelenks

MRT eines schlagenden menschlichen Herzens

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Bildgebung (4)

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PET nach Injektion von 18F-FDG: neben den normalen Anreicherungen des Tracers in Blase, Nieren und Gehirn sieht man Lebermetastasen eines kolorektalen Tumors

fMRT: Gehirns eines 24-jährigen Mannes


Bildgebung (5)

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Szintigraphie (99mTc) eines Patienten mit M. Basedow vor und nach Radioiod-therapie.

Oberhalb der Schilddrüse sind die Unterkiefer-speicheldrüsen zu erkennen.

Knochenszintigramm eines Patienten mit multiplen Metastasen eines Prostata-Karzinoms


Bildgebung (6)

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Ultraschall:3D-Darstellung eines menschlichen Fötus

Doppler-Sonographie bei einer Herzuntersuchung: Mitralklappe mit Mitralinsuffizienz


Sonographie (1)

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Sonographie ist die Anwendung von Ultraschall als bildgebendes Verfahren zur Untersuchung von organischem Gewebe in der Medizin sowie von technischen Strukturen. Das Bild wird Sonogramm genannt.

Ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Röntgen liegt in der Unschädlichkeit der eingesetzten Schallwellen. Auch sensible Gewebe wie bei Ungeborenen werden nicht beschädigt, die Untersuchung verläuft weitgehend schmerzfrei. Neben der Herztonwehenschreibung (Kardiotokographie) ist sie einStandardverfahren in der Schwangerschaftsvorsorge.

Die Sonographie ist das wichtigste Verfahren bei der Differentialdiagnose eines akuten Abdomens, bei Gallensteinen oder bei der Beurteilung von Gefäßen und deren Durchlässigkeit. Weiterhin wird sie standardmäßig zur Untersuchung der Schilddrüse, des Herzens (Echokardiographie), der Nieren, der Harnwege und der Harnblase benutzt. Mit Ultraschall können krebsverdächtige Herde erkannt und erste Hinweise auf ihre Bösartigkeit gewonnen werden. Darüber hinaus sind ultraschallgesteuerte Biopsien und Zytologien durchführbar.


Sonographie (2)

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Ultraschall ist Schall mit einer Frequenz oberhalb der menschlichen Hörgrenze, ab 20 kHz bis 1 GHz. In der Diagnostik verwendet man Frequenzen zwischen 1 und 40 MHz. Die Ultraschallwellen werden mit in der Sonde („Schallkopf“) angeordneten Kristallen durch den piezoelektrischen Effekt erzeugt und auch wieder nachgewiesen.

Gemessen wird die Impedanz, der Widerstand, der der Ausbreitung von Wellen entgegenwirkt. An der Grenzfläche von Stoffen mit großem Impedanzunterschied wird der Schall stark reflektiert. Dieser Unterschied ist zwischen Luft und z.B. Wasser besonders stark ausgeprägt, deshalb wird die Sonde immer mittels eines wasserhaltigen Gels angekoppelt, um Reflexionen von Lufteinschlüssen zwischen dem Sondenkopf und der Hautoberfläche zu reduzieren.


Sonographie (3)

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Die Stärke der Reflexion wird als Grauwert auf einem Monitor dargestellt. So stellen sich Strukturen geringer Echogenität als schwarze, Strukturen hoher Echogenität als weiße Bildpunkte dar. Gering echogen sind vor allem Flüssigkeiten wie Harnblaseninhalt und Blut. Eine hohe Echogenität besitzen Knochen, Gase und sonstige stark Schall reflektierende Materialien.

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Sonographie (4)

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Die Aussagekraft der Sonographie kann erheblich durch die Anwendung des Dopplereffekts erhöht werden. Dopplerverfahren werden benutzt zur Bestimmung von Blutfluss-Geschwindigkeiten, zur Entdeckung und Beurteilung von Herz(klappen)-Fehlern, Stenosen, Verschlüssen oder Kurzschlussverbindungen (Shunts).

Der Dopplereffekt tritt immer dann auf, wenn Sender und Empfänger einer Welle sich relativ zueinander bewegen. Zur Bestimmung der Blutflussgeschwindigkeit in den Gefäßen oder im Herzen detektiert man das von den Erythrozyten reflektierte Echo.

Das Ergebnis wird in Falschfarben überlagert (rot und blau für verschiedene Blutgeschwindigkeit, grün für Turbulenz). Hierbei steht üblicherweise rot für Bewegung auf den Schallkopf zu, während mit blauen Farbtönen Flüsse weg von der Sonde codiert werden. Bereiche der Geschwindigkeit 0 werden durch die Elektronik unterdrückt.

Farbdoppler: Carotisstenose


Szintigraphie (1)

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Die Szintigraphie ist ein bildgebendes Verfahren der nuklearmedizinischen Diagnostik. Dabei werden radioaktiv markierte Stoffe (Radiopharmaka, Gammastrahler) in den Körper eingebracht, die sich im zu untersuchenden Zielorgan anreichern und anschließend mit einer speziellen Kamera sichtbar gemacht werden.

Sie eignet sich zur Funktions- und Lokalisationsdiagnostik, z.B. bei Schilddrüsenerkrankungen, Entzündungsherden oder Tumoren im Skelett. Durch Messung des zeitlichen Ablaufs lassen sich weitere Informationen gewinnen (z.B. Nierenfunktions-Szintigraphie).

Die Strahlenbelastung ist bei diesen Untersuchungen meist geringer als bei den vergleichbaren Röntgenuntersuchungen.

In Deutschland werden pro Woche etwa 60.000 Szintigraphien durch-geführt.

Injektion von 99mTc. Die Spritze mit dem Radionuklid ist von einer Abschirmung umgeben.


Szintigraphie (2)

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Gamma-Kamera zur Schilddrüsen-Szintigraphie

Mit Hilfe einer Gamma-Kamera kann die ausgesandte Strahlung als Lichtblitze detektiert und in ein farbvisualisiertes Bild transformiert werden.

Als radioaktiver Marker wird dabei meist das Technetium-Isotop 99mTc verwendet.

Für medizinische Zwecke wird Technetium durch Neutronenbeschuss von 98Molybdän gewonnen:

Die 99Mo-Kerne zerfallen unter Aussendung von Betastrahlung mit einer Halbwertszeit von 2 Tagen und 19 Stunden in angeregte (metastabile) 99mTc-Kerne:

Diese werden am Einsatzort extrahiert und in geeignete Komplexe überführt. 99mTc geht mit einer Halbwertszeit von nur 6 Stunden durch Aussendung von Gammastrahlung in den Grundzustand 99Tc über:

9842 Mo + n → 99

42 Mo

9942 Mo → 99m

43 Tc + e-

9943

99m43 Tc → Tc + γ


Szintigraphie (3)

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Schilddrüsenszintigramme (99mTc)

A) normale Schilddrüse, B) M. BasedowC) autonomes Adenom D) toxisches AdenomE) Thyroiditis

Ventilations-Perfusions-Szintigramm einer Frau nach Einnahme von Kontrazeptiva und dem Analgetikum Valdecoxib (COX2-Hemmer)

oben: Ventilation (Inhalation von 133Xe)unten: Perfusion (i.v. 99mTc an Albumin-Makroaggregaten)

→ Nachweis von Lungenembolien


Szintigraphie (4)

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Der radioaktiv markierte Tracer reichert sich vorzugsweise in Gewebe an,das einen erhöhten Stoffwechsel aufweist und daher stärker vaskularisiert ist(„Hot Spot“, z.B. im Tumorgewebe).

Bei Fragestellungen, die sich auf das Skelettsystem beziehen, lässt sich sehr schnell ein umfassender Überblick gewinnen (z.B. bei Verdacht auf gelockerte Endoprothesen, Verteilungsmuster von rheumatischen Erkrankungen).

Wenn bei Kindern der Verdacht auf Misshandlung besteht (häufige klinische Angabe „Sturz von der Wickelkommode“), kann eine Szintigraphie erhöhten Knochenstoffwechsel als Reparaturmaßnahme feststellen und Rückschlüsse auf die Anwendung äußerer Gewalt ziehen. Dazu müssen die Knochen noch nicht einmal gebrochen sein, schon leichte Prellungen lassen sich nachweisen.

Die Strahlenexposition variiert je nach durchgeführter Untersuchung und liegt zum Beispiel für eine Schilddrüsen-Szintigraphie in der Höhe einer einfachen Röntgenaufnahme (etwa 0,5 mSv), für die meisten Untersuchungen unterhalb der einer umfangreicheren Computertomographie.

Je nach verwendetem Isotop sollte in den ersten 24-48 Stunden nach der Untersuchung allzu enger Kontakt zu Schwangeren, Kindern und Jugendlichen vermieden werden.


Strahlenbelastung (1)

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Ionisierende Strahlung ist überall vorhanden. Die natürliche Belastung stammt teils aus der kosmischen Höhenstrahlung, teils aus Radio-Nukliden in der Erdkruste (meist 222Rn aus dem natürlichen Zerfall von Uran).Hierbei gibt es deutliche regionale Unterschiede.

In Deutschland entfallen etwa 45% der Gesamt-Strahlenbelastung von etwa 4 mSv/Jahr auf medizinische Anwendungen (größtenteils durch Computertomogramme).

Etwa 1,5% ist auf künstliche Quellen (z.B. aus Tests mit Atomwaffen oder aus Kernkraftwerken) zurückzuführen.

Radioaktive Isotope gelangen in die Nahrungskette (am häufigsten 40K).

Strahlenexposition in Deutschland 2004/2005

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Gray (Gy) gibt im SI-System die durch ionisierende Strahlung verursachte Energiedosis an und beschreibt die pro Masse absorbierte Energie. Sie ist der Quotient aus der aufgenommenen Energie und der Masse des Körpers. Die alte Einheit war das rad (rd):

1 Gy = 1 J/kg = 100 rd

Becquerel (Bq) beschreibt die Aktivität eines radioaktiven Stoffes. Sie gibt die mittlere Anzahl der Atomkerne an, die pro Sekunde radioaktiv zerfallen. Die Einheit Becquerel ersetzt im SI-System die alte Einheit für die Aktivität, das Curie (Ci):

1 Bq = 1 Zerfall/sec = 60 dpm (disintegrations per minute); 1 Ci = 3,7 · 1010 Bq, 1 Bq = 2,7027 · 10−11 Ci

Sievert (Sv) [J/kg] ist die Maßeinheit verschiedener gewichteter Strahlendosen. Sie dient zur Bestimmung der Strahlenbelastung biologischer Organismen und wird bei der Analyse des Strahlenrisikos verwendet.

Die Äquivalentdosis beschreibt die vom Körper aufgenommene Energiedosis durch ionisierende Strahlung multipliziert mit einem Qualitätsfaktor, welcher der relativen biologischen Wirksamkeit der jeweiligen Strahlungsarten Rechnung trägt. Die Äquivalentdosis wurde früher in Rem (Roentgen equivalent man) angegeben (1 Sv = 100 Rem). Da die verschiedenen Strahlungsarten bei gleicher Energiemenge im Körpergewebe unterschiedliche biologische Wirkungen haben, werden weitere Korrekturen vorgenommen. Das Produkt aus Organenergiedosis und Wichtungsfaktor ist die Organdosis.

Die Effektivdosis ist die Summe der gewichteten Dosen aller einzelnen Organe und ein Maß für das Risiko, das durch die Strahlung verursacht wird. Die Angabe einer Strahlendosis ohne genauere Bezeichnung bezieht sich meistens auf die Effektivdosis. Vereinfacht gesagt wird also aus der vom Körper aufgenommenen Energiedosis durch Gewichtung der biologischen Gefährlichkeit der Strahlenart und der Gefährdung der belasteten Organe die Rechengröße „Effektivdosis“ ermittelt.



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Filmdosimeter in einer Kassette für austauschbare Filme mit variabler Empfindlichkeit

Füllhalterdosimeter: Kondensatorspannung wird durch einfallende ionisierte Strahlung vermindert.

Für den Schutz der Bevölkerung sind Grenzwerte in der Strahlenschutzverordnung festgelegt:

1 mSv Jahresdosis für Personen der allgemeinen Bevölkerung,15 mSv im normalen Feuerwehreinsatz (Einsatzdosis),

100 mSv zur Lebensrettung – dieser Wert darf einmal pro Jahraufgenommen werden (Lebensrettungsdosis),

250 mSv im Katastrophenfall, diese darf nur einmal im Lebenaufgenommen werden (Katastrophendosis).

Die Berufslebensdosis für strahlenexponierte Personen soll 400 mSv, für Astronauten 1000–4000 mSv nicht überschreiten.

Bei einem Flug von Frankfurt nach Tokio wird man durch die kosmische Strahlung einer Belastung in der Größenordnung von 60 µSv (beim Flug in niedrigen Breiten, etwa über Indien) bis über 100 µSv (beim Flug über den Pol, wo das Erdmagnetfeld weniger schützend ist) ausgesetzt. Das fliegende Personal zählt zu den Berufsgruppen mit der höchsten mittleren Strahlenexposition.


9,9Thorax-, Abdomen- und Becken-CT

30 - 70Strahlentherapie

0,02 - 0,1Röntgenaufnahme des Thorax

250Schwellendosis für akute Strahlenschäden

5,8 - 8Thorax-CT5,3 - 10Abdomen-CT

3Screening Mammographie1,5 - 2,3Kopf-CT

2,1natürliche Strahlenbelastung pro Jahr Effektivdosis (mSv)Untersuchung

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Deutschland nimmt mit etwa 1,3 Röntgenaufnahmen pro Einwohner und Jahr einen Spitzenplatz ein. Die medizinische Anwendung von ionisierender Strahlung führt zu einer zusätzlichen Strahlenexposition von grob 2 mSv/a pro Einwohner. Auf diese lassen sich theoretisch 1,5% der jährlichen Krebsfälle zurückführen.


Röntgenaufnahme (1)

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historisches Röntgengerät

USA: Durchleuchtung eines Zuges zur Entdeckung von Menschenschmuggel

Am 8. November 1895 entdeckte Wilhelm Conrad Röntgen in Würzburg die nach ihm benannten Strahlen (angloamerikanisch: X-ray).



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Röntgenstrahlung bezeichnet elektromagnetische Wellen mit Photonenenergien zwischen 100 eV und einigen MeV, entsprechend Wellenlängen zwischen 10-8 m (10 nm) und etwa 10-12 m (1 pm). Sie liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen dem ultravioletten Licht und der Gammastrahlung.

In der Röntgenröhre werden Elektronen zunächst von einer Glühwendel (Kathode) aus beschleunigt und treffen anschließend auf die Anode, in der sie stark abgebremst werden. Hierbei entsteht Röntgenstrahlung mit insgesamt rund 1% der eingestrahlten Energie) und Wärme. Die Anoden bestehen aus Keramik mit aufgelagertem Molybdän, Kupfer oder Wolfram.

Für die Diagnostik benötigt man „weiche“ und „harte“ Strahlung, um verschieden dichte Gewebe, wie z.B. Fett oder Knochen zu durchdringen: variable Beschleunigungsspannung. Bei der Mammographie werden etwa 25–35 kV, sonst meist Werte zwischen 38 und 120 kV gewählt.



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Der Nachweis von Röntgenstrahlen kann mit verschiedenen Methoden erfolgen (photographischer Film, durch Lumineszenz oder mit elektronischen Sensoren).

Digitales Röntgen basiert auf der Digitalisierung der Aufnahmen. Es ist sehr sinnvoll im Zusammenspiel mit einem Radiologieinformations-und einem Archivierungssystem.

Der wichtigste Unterschied zum Röntgenfilm ist die bessere Nachbearbeitung, die Integration in den Ablauf eines Krankenhauses oder einer Arztpraxis und die meist geringere Strahlenbelastung.

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Unter dem Begriff Tomographie werden bildgebende Verfahren zusammengefasst, welche die innere räumliche Struktur eines Objektes ermitteln und in Form von Schnittbildern (Tomogrammen) darstellen können.Ein Schnittbild gibt die inneren Strukturen so wieder, wie sie nach dem Aufschneiden des Objekts oder nach dem Herausschneiden einer dünnen Scheibe vorlägen.Man spricht von überlagerungsfreier Darstellung der Objektschicht (im Gegensatz zu Projektionsverfahren wie der normalen Röntgenuntersuchung, bei der sich alle Strukturen überlagern, die im Strahlengang hintereinander liegen).

Die Röntgentomographie (auch Verwischungstomographie) ist ein veraltetes Verfahren zur Darstellung einer Schicht innerhalb des untersuchten Objekts. Man spricht heute meist von der „konventionellen Schichtaufnahme“, um das Verfahren von der moderneren Computertomographie abzugrenzen. Während der Belichtung werden Röntgenfilm und Strahlenquelle gegenläufig bewegt. Dadurch entsteht eine scharfe Abbildung nur der Strukturen, die in der Fokusebene liegen. Strukturen außerhalb der Fokusebene werden verwischt.

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Durch rechnerbasierte Auswertung einer Vielzahl, aus verschiedenen Richtungen aufgenommenen Aufnahmen werden Schnittbilder erzeugt. Damit können Gewebearten mit sich nur gering voneinander unterscheidender Schwächung für Röntgenstrahlung dargestellt werden.

Im Gegensatz zum klassischen Röntgen bestehen die gemessenen Daten nicht aus einem zweidimensionalen Bild, sondern sind ein eindimensionales Absorptionsprofil.

16-Zeilen-Multidetektor-CT

Mit einem Computer kann für jedes Volumenelement des Objektes (sog. Voxel, entspricht einem dreidimensionalen Pixel) der Absorptionsgrad ermittelt und das Bild errechnet werden. Hierfür sind Projektionen nötig, die mindestens eine 180°-Rotation um das abzubildende Objekt abdecken.

Mit mehreren aufeinander folgenden Röhrenumläufen lassen sich angrenzende Schnitte erzeugen. Volumengrafiken setzen sich aus bis zu mehreren hundert Einzelschnitten zusammen.

Computertomographie (CT) (1)



Alle heutigen Geräte arbeiten im Spiralverfahren, bei dem der Patient mit konstanter Geschwindigkeit entlang seiner Längsachse durch die Strahlenebene bewegt wird.

Scout-View zur Untersuchungsplanung

Bewegung der Röhre beim Spiral-CT

Vor jeder Aufnahme wird eine Übersicht aufgenommen.Hierbei steht die Röntgenröhre still. Der Patient wird mit Hilfedes verfahrbaren Tisches am Fächerstrahl der Röhre vorbeigefahren. Im Ergebnis erhält man ein Bild, das einer klassischen Röntgenaufnahme ähnelt.

Bei der CT-Untersuchung wird die Röhre um den Patienten gedreht, ein auf der gegen-überliegenden Seite des drehenden Teils angebrachtes Kreissegment von Detektor-zellen nimmt den Strahlenfächer auf.

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Ein CT-Bild, das Schwächungswerte direkt darstellen würde, fiele je nach Aufnahmeparameter verschieden aus. Eine Vergleichbarkeit von Bildern, wie sie für die Befundung unabdingbar ist, wäre so nicht möglich.

Durch Normierung auf die Schwächungswerte von Wasser (CT-Zahl 1000) und Luft (0) wird dieses Problem umgangen. Für die bildliche Darstellung wird jeder CT-Zahl ein Grauwert zugeordnet.

Da das menschliche Auge zwischen den bis zu 4000 Grauwerte nicht differenzieren kann, wird je nach untersuchtem Organsystem die Fensterung anders gewählt.

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Im CT-Bild wird die Schwächung des Gewebes für das von der Röhre emittierte Röntgenspektrum in Form von Grauwerten dargestellt. Die Schwächungswerte werden in sog. CT-Zahlen umgerechnet und diese auf der Hounsfield-Skalaausgegeben.

hochauflösende kraniale Computertomographie(Nasennebenhöhlen, Felsenbein, Gehörknöchelchen)



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Die CT gehört heute zum wichtigsten Arbeitsmittel des Radiologen.Es können sehr sicher und schnell Knochenbrüche, Blutungen, Schwellungen (z.B. von Lymphknoten und bei Tumoren) und oft auch Entzündungendiagnostiziert werden. Computertomographen finden sich deshalb fast ausnahmslos auch in der Nähe der Notfallaufnahme.

Weichteilorgane, Nervengewebe, Knorpel und Bänder sind gut im CT beurteilbar.

Deren Darstellung ist jedoch eine Stärke der Kernspintomographie (Magnetresonanztomographie), weshalb diesem - teureren und deutlich zeitaufwändigeren -Verfahren oft der Vorzug gegeben wird.

Die Strahlenbelastung bei der CT ist vergleichsweise hoch und wird von vielen Ärzten unterschätzt!


Magnetresonanztomographie (MRT) (1)

Die MRT basiert auf sehr starken stationären Magnet- sowie elektromagnetischen Wechselfeldern im Radiofrequenzbereich, mit denen bestimmte Atomkerne (meistens die Wasserstoffkerne) im Körper resonant angeregt werden, die dadurch elektrische Signale induzieren.

Belastende Röntgenstrahlung oder andere ionisierende Strahlung entstehen nicht.

andere Bezeichnungen:Magnetic Resonance Imaging (MRI), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), „Kernspin“

Die physikalischen Grundlagen sind kompliziert und werden nachfolgend sehr vereinfacht dargestellt.

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Die Rotation des elektrisch geladenen Protons entspricht einem Stromfluss, der wiederum ein Magnetfeld induziert. Gelangt es in ein externes (statisches) Magnetfeld, richtet es sich daran je nach Spin parallel oder antiparallel aus. Kernspin mit paralleler Ausrichtung besitzt ein etwas geringeres Energieniveau.

Ein Wasserstoffatom (bestehend aus Proton und Elektron) ist aus Sicht der klassischen Physik durch Masse und Ladung charakterisiert. Die Quantenphysik fügt den Begriff des „Spin“ hinzu, vereinfacht interpretierbar als die Rotation des Atoms im oder gegen den Uhrzeigersinn.

Wenn externe Energie mit genau dieser Larmor-Frequenz (Resonanzfrequenz) eingestrahlt wird, werden Kerne mit anti-parallelem Spin auf das höhere Energieniveau angehoben. Schaltetman die externe Strahlungsquelle ab, kehren sie wieder in den energieärmeren Zustand zurück - und senden dabei selbst eine charakteristische elektromagnetische Strahlung aus. Diese kann mit geeigneten Detektoren gemessen werden.

Mit solchen Signalen lassen sich Wasserstoffatome im Gewebe aufspüren und bildlich darstellen.

Wegen des Eigendrehimpulses des Atomkerns kann sich das magnetische Moment jedoch nicht einfach parallel zum externen Feld ausrichten, sondern der Kern beginnt wie ein Kreisel zu präzedieren.Die Präzessionsfrequenz (sog. Larmor-Frequenz) beträgt für das Wasserstoffisotop 1H 42,58 MHz.

WikipediaPhysikalische Grundlagen Kernspin: House-Ärzte - Schalom, Dr. House

Dies ändert sich beim Anlegen eines starken externen Magnetfeldes: je nach Spin richten sich die Dipole parallel oder antiparallel zur Longitudinalachse (z-Achse) des Magnetfeldes aus (ΔE = Energiedifferenz).

ΔE

Unter normalen Bedingungen sind die magnetischen Dipole der Wasserstoffatome in den Geweben temperaturabhängig ganz unregelmäßig (isotrop) ausgerichtet.

Durch die „Gleichschaltung“ ergeben sich parallel oder antiparallel ausgerichtete magnetische Summenvektoren. Das Ausmaß des Gesamtvektors entlang der z-Achse hängt von der Zahl der parallel oder antiparallel ausgerichteten Dipole ab.

http://vam.anest.ufl.edu/forensic/nmr.htmlPhysikalische Grundlagen Kernspin:


ΔENun wird senkrecht zum stationären Magnetfeld kurzzeitig Energie mit der Resonanzfrequenz eingestrahlt. Hierdurch wird bei einigen Protonen das Energieniveau angehoben (parallele Ausrichtung geht in antiparallele über). Der magnetische Gesamtvektor entlang der z-Achse nimmt ab.

Nach Abschalten der Resonanzfrequenz fallen die angeregten Kerne mit einer gewissen Verzögerung auf das niedrigere Energieniveau zurück (der magnetische Gesamtvektor erhöht sich wieder). Hierbei wird eine messbare Strahlung abgegeben, die von einer Detektorspule gemessen wird.

Die Veränderung des longitudinalen magnetischen Gesamtvektors ist für eine Signalkomponente verantwortlich, die man als T1-Relaxation bezeichnet.

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Änderung des longitudinalen Gesamtvektors bei Einstrahlung der Resonanzenergie. Nach Abschalten kehrt er in den Ausgangszustand zurück (T1-Relaxation).

Ausgangszustand:überwiegend parallele Ausrichtung -niedrigeres Energieniveau

Einstrahlung Resonanzfrequenz:Zunahme der antiparallelen Ausrichtung:- höheres Energieniveau,Gesamtvektor kehrt sich um.

Durch Wechselwirkung mit benachbarten Protonen (Spin-Spin-Interaktion) präzediert auch der magnetische Gesamtvektor.Seine Projektion auf die y-Achse kann mittels Fourieranalyse berechnet werden und liefert eine zweite (transversale) Signalkomponente, deren Rückgang nach Abschalten der Resonanzenergie als T2-Relaxationbezeichnet wird.

Die vom Computer berechneten Tomogramme können nach T1 oder T2 gewichtet werden und ergeben dadurch im Bild unterschiedliche Grauwerte, die je nach diagnostischer Fragestellung ausgewählt werden.

http://vam.anest.ufl.edu/forensic/nmr.htmlPhysikalische Grundlagen Kernspin:



Prinzip eines MRT-Geräts; laute Schaltgeräusche!

Die Dauer einer Untersuchung hängt vom Körperabschnitt und der klinischen Fragestellung ab. Für ein MRT des Schädels braucht man typischerweise 10-30, für eine LWS 20 Minuten (mehr bei höherer Auflösung). Häufig werden zwei Aufnahmeserien erstellt, zuerst eine ohne und danach mit Kontrast-mittel.

Die Fähigkeit eines Patienten, während dieser Zeit still zu liegen, kann individuell und krankheitsbedingt eingeschränkt sein.Zur MRT-Untersuchung von Säuglingen und Kleinkindern ist gewöhnlich eine Narkose erforderlich.

Spezielle Verfahren (Herz- oder Mamma-MRT, Ganzkörperuntersuchungen, Gefäß-darstellungen) werden von den gesetzlichen Versicherungen nur zum Teil oder gar nicht bezahlt.

Magnetisches Material im Körper (z.B. Schrittmacher, Cochleaimplantat, Knochennägel, große eisenhaltige Tatoos usw.) sind Kontraindikationen für die MRT.

Monitore und Hilfsmittel müssen aus nicht magnetischen Stoffen bestehen.

Bei Klaustrophobie sind Sedativa hilfreich, besser noch offene Systeme statt der älteren geschlossenen Röhren.



Der Vorteil der MRT ist die gegenüber anderen bildgebenden Verfahren oft bessere Darstellbarkeit vieler Organe. Sie resultiert aus der Verschiedenheit der Signalintensität, die von unterschiedlichen Weichteilgeweben ausgeht. Manche Organe werden erst durch die MRT darstellbar (z.B. Nerven- und Hirngewebe, Angiographie mit Kontrastmittel: MRA). Durch Variation der Untersuchungs-parameter kann die Detailerkennbarkeit gesteigert werden.

MRT des linken Sprunggelenks mit Ödem der Achillessehne oberhalb des Fersenbeins

MRT Schädel (Sagittalschnitt)

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Je nach Gewichtung kommen die verschiedenen Gewebe in charakteristischer Intensitätverteilung zur Darstellung.

In T1 erscheint Fett hyperintens (signalreich, hell) und damit auch fetthaltige Gewebe (z.B. Knochenmark). T1 eignet sich daher gut zur anatomischen Darstellung von Organstrukturen und insbesondere nach Kontrastmittelgabe (Gadolinium) zur besseren Abgrenzbarkeit von Tumoren.

In T2 erscheinen stationäre Flüssigkeiten hyper-intens, so dass flüssigkeitsgefüllte Strukturen (z.B. Liquorräume) signalreich und damit hell erscheinen. Dadurch eignet sich T2 zur Darstellung von Ergussbildungen und Ödemen sowie z.B. zur Abgrenzung von Zysten gegenüber soliden Tumoren.

MRT der Wirbelsäule



Neue, schnellere Aufnahmeverfahren liefern Echtzeit-MRTs. So können z.B. Bewegungen von Organen dargestellt oder die Position medizinischer Instrumente während eines Eingriffs überwacht werden (interventionelle Radiologie).

Sagittal-Ansicht

MRT des menschlichen Herzens, Vierkammerblick

→ funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)


Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) (1)

Mit der fMRT (oder fMRI, functional magnetic resonance imaging) lassen sich physiologische Funktionen im Körper mit den Methoden der MRT darzustellen. fMRT im engeren Sinn bezeichnet Verfahren, die aktivierte Hirnareale mit hoher räumlicher Auflösung darstellen können.

Grundlage sind Durchblutungsänderungen, die auf Stoffwechselvorgänge zurückgeführt werden, welche wiederum mit neuronaler Aktivität in Zusammenhang stehen. Hierbei macht man sich die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von oxygeniertem und desoxygeniertem Blut zu nutze. Hämoglobin stellt sich in Abhängigkeit vom Oxygenierungsgrad im MRT-Signal unterschiedlich dar (blood oxygenation level dependent (BOLD) - Effekt).Bei der Aktivierung von Kortexarealen nimmt der Stoffwechsel und damit der Blutfluss zu. Dadurch erhöht sich die Konzentration von oxygeniertem relativ zu desoxygeniertem Hämoglobin.

Um Rückschlüsse auf den Ort einer neuronalen Aktivität zu ziehen, wird das MRT-Signal zu zwei Zeitpunkten verglichen - z.B. im stimulierten sowie im Ruhezustand. Die Aufnahmen können durch statistische Testverfahren miteinander verglichen und die signifikanten Unterschiede (die den stimulierten Arealen entsprechen) räumlich zugeordnet und dargestellt werden.


Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) (2)

Verschiede Beobachtungsebenen einer fMRT-Aufnahme nach links-seitigem „Finger-Tapping“. Die farbig dargestellten Bereiche symbolisieren erhöhten Stoffwechsel und somit neuronale Aktivität. Je weiter die Farbe ins Gelbliche abweicht, desto wahrscheinlicher ist Aktivität.

Um das fMRT-Signal mit ausreichender Empfindlichkeit zu detektieren, ist eine spezielle MRT-Kopfspule erforderlich.

fMRT spielt derzeit in der Forschung noch eine größere Rolle als in der Klinik. Dort wird sie zur Kartierung des Gehirns, z.B. bei M. Alzheimer, Schlaganfall oder zur OP-Planung bei Tumoren erprobt.

Es gibt auch Hinweise auf zerebrale Stoffwechselveränderungen bei chronischen psychischen Erkrankungen wie Depression, Angst- oder Zwangsstörungen.


Positronen-Emissions-Tomographie (PET) (1)

Die Positronen-Emissions-Tomographie ist als Variante der Emissions-Computertomographie ein bildgebendes Verfahren der Nuklearmedizin, das die Verteilung einer schwach radioaktiv markierten Substanz (Radiopharmakon) im Organismus sichtbar macht und damit biochemische und physiologische Funktionen abbildet (funktionelle Bildgebung).

Positronen können beim Zerfall aus instabilen Atomkernen entstehen. Solche Isotope müssen zuvor patientennah hergestellt und in geeignete Substrate eingebaut werden, die sich im Körper verteilen und in bestimmten Geweben anreichern. Dort reagieren die emittierten Positronen mit Elektronen des Gewebes.

Die resultierende γ-Strahlung wird mit elektronischen Detektoren gemessen. Ihre Lokalisation lässt sich in Schnittbilder umrechnen.

Gemessen werden energiereiche Photonen (γ), die beim Zusammentreffen von negativ geladenen Elektronen (e-) und ihrem Anti-Teilchen, dem positiv geladenen Positron (e+) entstehen und in genau entgegengesetzter Richtung ausgesendet werden (sog. Annihilationsstrahlung).



75 sec82Rb

68 min68Ga

110 min18F

2,03 min15O

10,1 min13N

20,3 min11C

HalbwertszeitNuklid

Positronenstrahler werden in der Regel mit Hilfe eines Zyklotrons hergestellt: mit starken elektro-magnetischen Feldern werden Protonen stark beschleunigt und können verschiedene Kernreaktionen auslösen (u.a. die Produktion von Neutronen für die Tumortherapie).

Zyklotron zur Krebstherapie (University of Washington)

188 O + p → 18

9 F + n 189 F → 18

8 O + e+

Fluorodeoxyglucose

Positronenstrahler:

Treffen die Protonen auf ein geeignetes Target (Wasser mit angereichertem 18O-Isotop, H2

18O), entsteht 18F. Dieses Isotop ist wegen seiner vergleichsweise langen Halbwertszeit das bevorzugte Isotop für die klinische PET und wird meist in Glucose eingebaut.

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PET-Prinzip: Positronen entstehen aus den injizierten oder inhalierten Radionukliden. Bei der Annihilation entstehen energiereiche Photonen, die vom Detektorring erfasst werden. Computer berechnen die fertigen Tomogramme.

PET-Scanner



PET/CT bei Brustkrebs:18F-FDG, 75 min nach Injektion,Fusionsbild aus CT und PET, Läsionsgröße ca. 8 cm³

PET gehört zu den teuersten bildgebenden Verfahren in der modernen Medizin. Die Kosten einer Untersuchung können bis zu 1.500 € betragen.

Die Gerätekosten liegen je nach Ausstattung zwischen 1,5 und 3 Mio. €.

Ein großer Teil der für die Diagnostik notwendigen Radiopharmaka müssen mittels eines Zyklotrons hergestellt werden und verursachen beim Betrieb somit hohe Kosten.

Die Strahlenbelastung entspricht meist der eines Computertomogramms und addiert sich, wenn zusätzlich ein CT angefertigt wird (Fusionsbild).

Die Indikation muss deshalb sehr streng gestellt werden.



Darstellung der HerzmuskeldurchblutungRubidiumchlorid82Rb

Somatostatin-Rezeptorbildgebung neuroendokriner Tumoren: Pankreastumor, Meningiom, kleinzelliges Bronchialkarzinom oder Karzinoid

DOTATOC68Ga

Darstellung des präsynaptischen Dopamin-Pools zur Diagnostik neuroendokriner Tumore (z.B. medulläres Schilddrüsenkarzinom)

6-Fluoro-DOPA

Darstellung von Glukosetransport und GlukoseumsatzFluor-2-Desoxy-D-Glukose

Darstellung des KnochenstoffwechselsNatriumfluorid

Darstellung von Hirn-Tumoren (in Kombination mit 11C-S-Methyl-Methionin)Fluorethyltyrosin

Darstellung von Tumoren und für die TherapiekontrolleFluoruracil

ProstatakrebsdiagnostikCholin18F

Darstellung der Sauerstoffaufnahme und VerteilungO2

Darstellung der Durchblutung (Perfusion)Wasser15O

Darstellung der HerzmuskeldurchblutungAmmoniak

Darstellung des AminosäurenstoffwechselsGlutaminsäure13N

Visualisierung des Sauerstoffverbrauchs des HerzmuskelsAcetat

Sichtbarmachung der Proteinsynthese, Gliom-DiagnostikS-Methyl-Methionin

Prostatakrebsdiagnostik (heute meist durch 18F-Cholin ersetzt)Cholin11C

AnwendungsgebietRadiopharmakonNuklid

Typische PET-Anwendungsgebiete

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4-12 Schalom Dr. House für PDF - anfofo.de · Nierenzellkarzinom Phlebotomie (Aderlass) Phäochromozytom Sauerstoff-Gabe Nephroptose (Wanderniere) Hämatin-Therapie Differentialdiagnosen