Geleitwort Seit der faszinierenden Einführung der Computer-tomografie im Jahre 1972 und dem damit verbun-denen „Blick ins Körperinnere“ wurde diese Tech …

Edition Radiopraxis

Computertomografiefür MTRA/RT

Alex Riemer

2., unveränderte Auflage

954 Abbildungen

Georg Thieme Verlag

Stuttgart • New York

Anschrift

Alex RiemerWilhelm-Maubach-Str. 441068 Mönchengladbach

ImpressumBibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

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1. Auflage 2017

© 2019 Georg Thieme Verlag KGRüdigerstr. 1470469 StuttgartDeutschlandwww.thieme.de

Printed in Germany

Zeichnungen: Christiane und Dr. Michael von Solodkoff, NeckargemündUmschlaggestaltung: Thieme GruppeUmschlagfoto: © Skynesher – iStockphoto.comFachredaktion: Dr. Catharina Brandes, GmundSatz: L42 AG, BerlinDruck: Westermann Druck Zwickau GmbH, Zwickau

DOI 10.1055/b-006-163363

ISBN 978-3-13-242929-1 1 2 3 4 5 6

Auch erhältlich als E-Book:eISBN (PDF) 978-3-13-242930-7eISBN (epub) 978-3-13-242931-4

Wichtiger Hinweis: Wie jede Wissenschaft ist die Medizin ständigenEntwicklungen unterworfen. Forschung und klinische Erfahrung er-weitern unsere Erkenntnisse, insbesondere was Behandlung und me-dikamentöse Therapie anbelangt. Soweit in diesem Werk eine Dosie-rung oder eine Applikation erwähnt wird, darf der Leser zwar daraufvertrauen, dass Autoren, Herausgeber und Verlag große Sorgfalt da-rauf verwandt haben, dass diese Angabe dem Wissensstand bei Fer-tigstellung des Werkes entspricht.Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformenkann vom Verlag jedoch keine Gewähr übernommen werden. JederBenutzer ist angehalten, durch sorgfältige Prüfung der Beipackzettelder verwendeten Präparate und gegebenenfalls nach Konsultationeines Spezialisten festzustellen, ob die dort gegebene Empfehlung fürDosierungen oder die Beachtung von Kontraindikationen gegenüberder Angabe in diesem Buch abweicht. Eine solche Prüfung ist beson-ders wichtig bei selten verwendeten Präparaten oder solchen, die neuauf den Markt gebracht worden sind. Jede Dosierung oder Applika-tion erfolgt auf eigene Gefahr des Benutzers. Autoren und Verlag ap-pellieren an jeden Benutzer, ihm etwa auffallende Ungenauigkeitendem Verlag mitzuteilen.

Geschützte Warennamen (Warenzeichen ®) werden nicht immer be-sonders kenntlich gemacht. Aus dem Fehlen eines solchen Hinweiseskann also nicht geschlossen werden, dass es sich um einen freien Wa-rennamen handelt.Das Werk, einschließlich aller seiner Teile, ist urheberrechtlich ge-schützt. Jede Verwendung außerhalb der engen Grenzen des Urheber-rechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig undstrafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen,Mikroverfilmungen oder die Einspeicherung und Verarbeitung inelektronischen Systemen.

GeleitwortSeit der faszinierenden Einführung der Computer-tomografie im Jahre 1972 und dem damit verbun-denen „Blick ins Körperinnere“ wurde diese Tech-nologie kontinuierlich und äußerst nutzbringendweiterentwickelt. Insbesondere durch die Innova-tionen der Spiral-CT (1987) und Multidetektor-CT(1992) konnte die ursprüngliche transaxiale Bild-gebungstechnik zu einem dreidimensionalen Ver-fahren gewandelt werden. Diese technischen Fort-schritte haben, aufgrund der deutlich besseren di-agnostischen Möglichkeiten sowie der sehr hohenGenauigkeit und diagnostischer Sicherheit, zueiner sehr großen Erweiterung der Indikationenfür die Anwendung der Computertomografie ge-führt. Sehr viele Anwendungen, die in der Vergan-genheit die Domäne der konventionellen, organ-spezifischen Projektionsradiologie waren, wurdenvon der Computertomografie abgelöst.

Mit dieser Entwicklung sind jedoch auch die CT-Untersuchungen selbst wesentlich komplexer ge-worden. Die moderne Computertomografie erfor-dert gute Kenntnisse für die zugrunde liegendeTechnik der Datenakquisition, der Prinzipien derBildrekonstruktionen und der Kontrastmittel-anwendung. Um optimale Untersuchungsergebnis-se zu erzielen, müssen zahlreiche Untersuchungs-parameter wie z. B. Schichtkollimation, Tischvor-schub, Pitch, Scanlänge u. a.m. für jedes Organsys-tem an die klinische Fragestellung angepasst undzusätzlich die jeweils benutzte Geräteausführungbeachtet werden. Darüber hinaus muss auch dieKontrastmittelanwendung optimal auf die kli-nische Fragestellung und das Untersuchungspro-tokoll abgestimmt sein. Aufgrund des inzwischenhäufigen Einsatzes der Methode ist insbesondereauch die damit verbundene Strahlenexposition zuberücksichtigen, die nicht zuletzt von der Unter-suchungstechnik und Parameterauswahl abhängt.

Den die Untersuchung unmittelbar durchfüh-renden medizinisch-technischen Radiologieassis-tentinnen und Radiologieassistenten (MTRA) so-wie Radiologietechnologinnen und Radiologie-technologen (RT), kommt deshalb eine sehr hoheVerantwortung zu.

Dieses Buch bietet hierfür zahlreiche gut ver-ständliche und fundierte Entscheidungshilfen an.Im ersten Teil werden die Grundlagen, wie Scan-parameter und Bildqualität, automatische Röhren-strom-Modulation, Bildrekonstruktion, Strahlen-exposition und Strahlenschutz, Kontrastmittel-anwendung und Bildnachverarbeitung u. a. be-schrieben und erläutert.

Der zweite Teil dient der unmittelbaren prakti-schen Arbeit in Form von dezidierten Protokollenfür CT-Untersuchungen bestimmter Organberei-che, angefangen bei den klinischen Fragestellun-gen bis hin zur systematischen Bildnachverarbei-tung. Dabei erscheint auch besonders bedeutungs-voll, dass in den angegebenen Untersuchungspro-tokollen dieses Buches die Herstellerfirmen-spezi-fische Eigenheiten der Computertomografen mitberücksichtigt und angegeben sind.

Der Autor des Buches zeichnet sich durch hervor-ragende Kenntnisse und langjährige praktische Er-fahrungen im Bereich der Computertomografie undder Bildnachverarbeitung aus. Zunächst arbeitete erviele Jahre als medizinisch-technischer Radiologie-assistent „am Gerät“, gefolgt von der ebenfalls lang-jährigen Tätigkeit als klinischer Applikationsspezia-list einer CT-Geräte-Herstellerfirma. Inzwischenvermittelt er als firmenunabhängiger Anwendungs-spezialist – Trainer und Dozent für Computertomo-grafie und Bildnachverarbeitung – sein laufend ak-tualisiertes Wissen in Seminaren undWorkshops.

Prof. Dr. med. Rainer Köster, Neuss

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Vorwort des AutorsHeutzutage wird oft erwartet, dass medizinisch-technische Radiologieassistenten (MTRA), Radio-logietechnologen (RT) und auch medizinischeFachangestellte (MFA) nahezu vollständig eigen-verantwortlich am Computertomografen arbeiten.

In vielen radiologischen Einrichtungen und be-sonders in teleradiologisch betreuten Instituten,fühlen sich jedoch viele MTRA und RT oft allein ge-lassen und wünschen sich einen Leitfaden für dieDurchführung von CT-Untersuchungen, an demsie sich orientieren können.

Dieses Buch ist für alle CT-Anwender, die einenLeitfaden für ihre tägliche Arbeit am CT benötigen.Der systematische Aufbau der Protokolle soll Ihnen

helfen, Informationen, die schnell benötigt wer-den, auch schnell zu finden.

Neben den zahlreichen Untersuchungsprotokol-len werden in diesem Buch auch die Grundlagender Computertomografie, bezogen auf die prakti-sche Anwendung, erklärt.

Darüber hinaus erhalten Sie viele praktischeTipps, die es Ihnen ermöglichen, auch bei Unter-suchungen von „Nicht-Standard-Patienten“ ein gu-tes Ergebnis zu erzielen.

Mönchengladbach,Alex Riemer

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DanksagungIch danke meiner wunderbaren Ehefrau DanielaRiemer für ihre Entbehrungen und ihren festenGlauben an mich und in meine Fähigkeiten.

Mein Dank gilt auch meinen beiden tollen Söh-nen Maximilian und Frederik, die oft auf mich ver-zichten mussten, während ich das Buch geschrie-ben habe.

Danke an meinen großartigen Mentor Prof. Dr.med. Rainer Köster, der seit vielen Jahren sein um-fangreiches Wissen mit mir teilt und mein Lebenbereichert.

Danke an Doreen Wiegand, für die Fotografien,die in diesem Buch abgebildet sind.

Danke an Dorina Petersen für ihre vielen wun-derbaren und kritischen Fragen und Anmerkungen.

Danke an Simone Miloloza für ihre wundervolleIdee für die alternative Patientenpositionierungbei der CT des Handgelenkes und der Hand.

Danke an die vielen Seminarteilnehmerinnenund Seminarteilnehmer, die meine Seminare mitLeben füllen.

Danke an die vielen Menschen, die ich jetztnicht namentlich genannt habe.

7

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen

1 Scanparameter und Bildqualität. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.1 Scanparameter . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.2 Bildqualitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2 Automatische Röhrenstrom-Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.2 Arbeitsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3 Bildrekonstruktion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.1 Rekonstruktionsparameter . . . . . 32

3.2 Iterative Rekonstruktion . . . . . . . 36

4 Strahlenexposition und Strahlenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.1 Dosisgroßen in der CT . . . . . . . . . 38

4.2 Aktiver Strahlenschutz . . . . . . . . . 39

5 Kontrastmittel-CT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5.2 Kontrastmittelreaktionen . . . . . . 44

5.3 Kontrastmittel-CT-Parameter. . . 45

5.4 Kontrastmittelprotokolle. . . . . . . 49

5.5 Kontrastmittelgabe . . . . . . . . . . . . 52

6 Bildnachverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

6.2 Zweidimensionale Rekonstruk-tionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

6.3 Dreidimensionale Rekonstruk-tionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

8

7 Was tun, wenn…? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

7.1 Alternative Armlagerung . . . . . . . 62

7.2 Sitzende Position beiHand(gelenk)-CT . . . . . . . . . . . . . . . 62

7.3 Metallimplantate . . . . . . . . . . . . . . 63

7.4 Adipöse Patienten . . . . . . . . . . . . . 63

7.5 Gleichzeitiger Ausschluss vonLungenembolie und Aorten-dissektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

7.6 Geringer Flow bei Kontrast-mittel-CT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

7.7 Probleme mit dem Luftanhalten 64

8 CT-Untersuchung bei Kindern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

8.1 Angepasste CT-Protokolle . . . . . . 65

8.2 Kontrastmittel-CT . . . . . . . . . . . . . . 66

9 Weiterführende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

9.1 Bücher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

9.2 Publikationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

9.3 Internetseiten . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

CT-Protokolle

10 CT Schädel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

10.1 Vor der Untersuchung . . . . . . . . . . 70

10.2 Untersuchungsablauf . . . . . . . . . . 72

10.3 Bildnachverarbeitung . . . . . . . . . . 73

11 CT Nasennebenhöhlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79




12 CT Orbita/Gesichtsschädel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84




13 CT Felsenbein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90




Inhaltsverzeichnis

9

14 CT Kiefer/Zähne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

14.1 Vor der Untersuchung . . . . . . . . . 96



15 CT Hals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103




16 CTA Kopfgefäße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106




17 CTA Venöse Blutleiter des Kopfes (Sinusvenen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117




18 CTA Kopf-Hals-Gefäße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124




19 CTA Kopf-Hals-Gefäße zur Hirntodbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139




20 CTA Halsgefäße (A. carotis) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143




21 CT Thorax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158




Inhaltsverzeichnis

10

22 CT Thorax venös . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163




23 CT Thorax HR (nativ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167




24 CT Thorax Low-Dose (nativ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171




25 CTA Pulmonalarterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175




26 CTA Thorakale Aorta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179




27 Double Rule Out (Gleichzeitiger Ausschluss von Lungenembolie undAortendissektion) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186




28 CTA Arteria subclavia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193




29 CTA Vena subclavia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199




Inhaltsverzeichnis

11

30 CTA Armarterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205




31 CT Abdomen-Becken portalvenös . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211




32 CT Leber arteriell und portalvenös . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215




33 CT Leber arteriell, portalvenös und spät. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219




34 CT Pankreas 2 Phasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223



34.3 Rekonstruktionsaufträge. . . . . . . 226


35 CT Pankreas 3 Phasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227



35.3 Rekonstruktionsaufträge. . . . . . . 230


36 CT Abdomen-Becken Low Dose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231




37 CT Nieren venös (nephrografische Phase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235




Inhaltsverzeichnis

12

38 CT Nieren kortikomedulläre und nephrografische Phase(arteriell und venös) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238




39 CT Nieren nephrografische und späte Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242




40 CTA Nierenarterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245




41 CT Enterografie (CT Dünndarm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249




42 CTA Aorta abdominell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253




43 CTA Aorta gesamt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257




44 CT abdominelle Aorta-2-Phasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264




45 CTA Becken-Bein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268




Inhaltsverzeichnis

13

46 CT Thorax-Abdomen-Becken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272




46.4 Alternative Akquisitionstechnik 276

47 CT Hals-Thorax-Abdomen-Becken (ohne Umlagern) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278




48 CT Hals-Thorax-Abdomen-Becken (mit Umlagern) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

48.1 Vor der Untersuchung (Teil 1) . . 284

48.2 Untersuchungsablauf (Teil 1) . . . 285

48.3 Vor der Untersuchung (Teil 2) . . 286

48.4 Untersuchungsablauf (Teil 2) . . . 287


49 CT HWS Bandscheiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291




50 CT HWS Knochen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296




51 CT BWS Bandscheiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301




52 CT BWS Knochen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306




53 CT LWS Bandscheiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311




Inhaltsverzeichnis

14

54 CT LWS Knochen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315




55 CT Schulter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319




56 CT Ellenbogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325




57 CT Handgelenk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333




58 CT Hand/Finger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341




59 CT Beckenknochen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349




60 CT Hüfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360




61 CT Knie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368




Inhaltsverzeichnis

15

62 CT oberes Sprunggelenk (OSG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373




63 CT Kalkaneus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378




64 CT Mittelfuß/Fußwurzel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383




65 CT Fuß. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388




66 CT Polytrauma Variante 1 (Split-Bolus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394




67 CT Polytrauma Variante 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401




68 CT Polytrauma Variante 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408




Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

Inhaltsverzeichnis

16

Grundlagen

1 Scanparameter und Bildqualität

1.1 ScanparameterJeder Computertomograf (CT) besteht aus den fol-genden grundlegenden Elementen:● Röntgenstrahler● Detektor● Gantry, in der die Röntgenstrahler-Detektorein-heit rotiert

● Patiententisch

CT-Untersuchungsprotokolle bestehen aus einerKombination verschiedener Akquisitionsparame-ter, die einen direkten Bezug auf die grundlegen-den Elemente des CT-Scanners haben (▶Tab. 1.1).

Der Röntgenstrahler wird durch die ParameterRöhrenstrom, Röhrenspannung und Scanfeld ge-steuert: Mit der Wahl des Röhrenstroms und derRöhrenspannung werden Menge und Energie derStrahlung definiert, die den Röntgenstrahler ver-lassen. Die Scanfelder bestimmen die Breite desFächerstrahls und damit die „Strahl-Einblendung“in Rotationsrichtung (X-Y-Richtung).

Mit der Kollimationwird festgelegt, mit welcherkollimierten Schichtdicke die Daten erfasst wer-den (z. B. bei einem 16-Zeilen-CT: 16 ×1,25mmoder 16 × 0,625mm; bei einem 80-Zeilen-CT:80 × 0,5mm).

Die Rotationsgeschwindigkeit bestimmt, mitwelcher Geschwindigkeit die Röntgenstrahler-De-tektoreinheit in der Gantry rotiert und somit umden Patienten kreist. Sie bestimmt maßgeblich diezeitliche Auflösung der CT Untersuchung. Bei vie-len CT-Scannern liegt die Standard-Rotations-geschwindigkeit zwischen 0,5 und 0,8 s pro Rotati-

on. Sie kann jedoch auch langsamer eingestelltwerden (z. B. 1,0 s oder langsamer). Hochleistungs-CT-Scanner ermöglichen Rotationsgeschwindigkei-ten, die schneller sind als 0,3 s pro Rotation.

Der Pitch definiert – bei der Durchführung einerSpiral-CT-Untersuchung – die Geschwindigkeit,mit der der Patiententisch durch die Gantry be-wegt wird. Je höher der Pitch ist, desto schnellerbewegt sich der Patiententisch durch die Gantry-öffnung und desto kürzer ist die Untersuchungs-zeit des durchgeführten CT-Scans. Je niedriger derPitch ist, desto länger dauert der CT Scan.

Der Parameter Tischvorschub steuert bei se-quenziellen CT-Untersuchungen den Vorschub desTisches zwischen 2 Scans.

1.1.1 Rohrenstrom (mA),Rohrenstrom-Zeit-Produkt

DefinitionVereinfacht ausgedrückt, beeinflusst die Einstel-lung des Röhrenstroms die Quantität, also dieMenge der Röntgenquanten, die den Röntgen-strahler verlassen. Je höher der Röhrenstrom ist,desto mehr Röntgenquanten verlassen den Rönt-genstrahler.

Ob in den CT-Protokollen der Parameter „Röh-renstrom“ (mA) oder das „effektive Röhrenstrom-Zeit-Produkt“ (mAs eff.) verändert werden kann,ist abhängig davon, von welchem Hersteller dasCT-Gerät hergestellt wurde:● Bei CT-Scannern der Firmen GE und Toshiba kanninnerhalb der Protokolle der Röhrenstrom (mA)eingestellt und verändert werden. Das effektiveRöhrenstrom-Zeit-Produkt (mAs eff.) wird ange-zeigt und ergibt sich bei diesen CT-Geräteherstel-lern durch das Zusammenspiel von Röhrenstrom,Pitch und Rotationsgeschwindigkeit.

● Bei CT-Scannern der Firmen Philips und Siemenskann innerhalb ihrer Protokolle das effektiveRöhrenstrom-Zeit-Produkt (mAs eff.) direkt ein-gestellt und verändert werden. Der Röhrenstrom(mA) selbst wird bei diesen CT-Scannern im Hin-tergrund angepasst, so dass das gewünschteRöhrenstrom-Zeit-Produkt entsteht. Auch beidiesen Herstellern setzt sich das effektive Röh-renstrom-Zeit-Produkt (mAs eff.) aus dem Zu-sammenspiel von Röhrenstrom, Pitch und Rota-tionsgeschwindigkeit zusammen.

Tab. 1.1 Akquisitionsparameter mit direktem Bezug aufdie grundlegenden Elemente des CT-Scanners.

Elemente des CT-Scanners Akquisitionsparameter

Röntgenstrahler ● Röhrenstrom● Röhrenspannung● Scanfeld

Detektor Kollimation

Gantry, in der dieRöntgenstrahler-Detektoreinheit rotiert

Rotationsgeschwindigkeit

Patiententisch ● Tischvorschub (beisequenzieller Akquisition)

● Pitch (bei Spiral-CT-Akquisition)

Scanparameter, Bildqualität

18

Man unterscheidet CT-Protokolle mit festem Röh-renstrom bzw. effektivem Röhrenstrom-Zeit-Pro-dukt und solche Protokolle, bei denen eine auto-matische Röhrenstrom-Modulation den Röhren-strom pro Rotation so regelt, dass stets der Röh-renstrom verwendet wird, der für eine optimaleBildqualität sinnvoll ist.

Speziell bei Untersuchungen des Körperstamms(Hals, Thorax, Abdomen, Becken) ist die Verwen-dung der „automatische Röhrenstrom-Modula-tion“ sehr sinnvoll, da sich die Objektdicke unddie Strahlenschwächung innerhalb des Unter-suchungsbereichs zum Teil deutlich unterschei-den. So wird z. B. im Bereich der Schultern deutlichmehr Röhrenstrom benötigt als im Bereich desMediastinums.

Untersuchungen des Schädels oder des musku-lo-skelettalen-Systems (Handgelenk, Knie, Fußusw.), bei denen anatomiebedingt nur geringeSchwächungsunterschiede vorliegen, können undwerden im Allgemeinen mit fest eingestelltemRöhrenstrom untersucht.

Einfluss auf Bildqualität undStrahlenexposition

Einfluss des Röhrenstroms auf dieStrahlenexpositionDie Abhängigkeit der Strahlenexposition vom Röh-renstrom bzw. effektivem Röhrenstrom-Zeit-Pro-dukt ist linear. Verdoppelt man den Röhrenstrom,verdoppelt sich die Strahlenexposition und umge-kehrt.

Einfluss des Röhrenstroms auf dieBildqualitätDie Höhe des Röhrenstroms bestimmt die Mengeder Quanten, die den Patienten durchdringen undanschließend vom Detektor detektiert werden. So-mit hat der Röhrenstrom Einfluss auf das Bildrau-schen: Je höher der Röhrenstrom gewählt wird,desto rauschärmer werden die entstehenden Bil-der. Je niedriger der Röhrenstrom gewählt wird,desto rauschiger werden die entstehenden Bilder.

Wann ist welche Röhrenstrom-Einstellung sinnvoll?

Hoher Röhrenstrom bzw. hoheseffektives Röhrenstrom-Zeit-ProduktBei großen Objektdicken oder bei Objekten miteiner hohen Strahlenschwächung sind hohe mAs-Werte sinnvoll. Wenn die automatische Röhren-strom-Modulation die mAs-Einstellung vornimmt,wird sie z. B. bei adipösen Patienten und, wennsich Metallimplantate im Untersuchungsbereichbefinden, eher hohe mAs Werte wählen.

Niedriger Röhrenstrom bzw. niedrigeseffektives Röhrenstrom-Zeit-ProduktBei geringen Objektdicken und bei Untersuchun-gen, bei denen ein hohes Bildrauschen tolerabel ist,finden niedrige mAs-Werte Anwendung. Anwen-dungsbeispiele für niedrige mAs-Werte sind Low-Dose-Untersuchungen (z. B. Nierensteinsuche,Low-Dose-CT der Lunge, Nasennebenhöhlen-CT)sowie CT bei Kindern (Region- und altersabhängig).

1.1.2 Rohrenspannung

DefinitionDie Höhe der Röhrenspannung definiert die maxi-male Energie des Strahlenspektrums, die denRöntgenstrahler verlässt. Je höher die gewählteRöhrenspannung ist, desto energiereicher unddurchdringungsfähiger sind die Röntgenquanten.

Bei den meisten CT-Scannern stehen Röhren-spannungen von 80, 100, 120 und 140kV zur Ver-fügung. Seit kurzem gibt es auch CT-Scanner, diezusätzlich mit Röhrenspannungen von weniger als80 kV arbeiten können. Bei den meisten Routine-Untersuchungen werden üblicherweise 120 kVund 100 kV verwendet.

Einfluss der Röhrenspannung aufBildqualität und Strahlenexposition

Einfluss der Röhrenspannung auf dieBildqualitätAbhängigkeit des Bildrauschens von der Röhren-spannung:● Erhöht man die Röhrenspannung bei gleichzeitigkonstantem Röhrenstrom, reduziert sich, be-dingt durch die verbesserte Durchdringungs-

1.1 Scanparameter

19

fähigkeit der Quanten, das Bildrauschen, damehr Röntgenquanten auf den Detektor treffenund somit mehr Signal produzieren.

● Wird die Röhrenspannung bei gleichzeitig kon-stantem Röhrenstrom reduziert, erhöht sich dasBildrauschen.

Einfluss der Röhrenspannung auf dieCT-Dichtewerte (Hounsfield-Werte)Neben der Durchdringungsfähigkeit hat die ge-wählte Einstellung der Röhrenspannung großenEinfluss auf die CT-Dichtewerte und somit auf dieKontrastdarstellung verschiedener Materialien. Jehöher die Röhrenspannung gewählt wird, destoniedriger werden die CT-Dichtewerte von Objek-ten mit höherer Ordnungszahl wie Kalk, Knochenoder Jod (▶Abb. 1.1). Gleichzeitig reduziert sichauch der Kontrast dieser Strukturen im Vergleichzum Weichteilgewebe. Bei niedrigeren Röhren-spannungen sind CT-Dichtewerte von Jod, Kno-chen und Kalk z. B. deutlich höher als bei der Ver-wendung von hohen Röhrenspannungen.

Werden niedrigere Röhrenspannungen (z. B.100 kV) bei CT-Untersuchungen von Gefäßen ver-wendet, wird der Gefäßkontrast, bei gleicher Kon-trastmittelmenge, deutlich gesteigert. Dies wiede-rum eröffnet Möglichkeiten, um

● entweder die Kontrastmittelmenge und -injekti-onsgeschwindigkeit zu reduzieren,

● oder den verbesserten Jodkontrast zu nutzen,um auch mit geringerer Strahlenexposition diag-nostisch hochwertige CT-Gefäßuntersuchungendurchzuführen.

Dies ist besonders bei schlanken und normalge-wichtigen Patienten möglich. Bei adipösen Patien-ten können insbesondere CT-Scanner mit „kleine-ren“ Generatoren und Röntgenstrahlern oft dennotwendigen Röhrenstrom nicht aufbringen.

Einfluss der Röhrenspannung auf dieStrahlenexpositionDer Einfluss der Röhrenspannung auf die Strahlen-exposition im CT ist abhängig davon, ob mit oderohne automatischer Röhrenstrom-Modulation ge-arbeitet wird und von welchem Hersteller das CT-Gerät ist.

Ohne automatische Röhrenstrom-Modulation

Wenn ohne automatischer Röhrenstrom-Modula-tion gearbeitet wird, verändert sich die Strahlen-exposition um ca. 40%, wenn die Röhrenspannungum eine Stufe verändert wird:

Geringer KontrastGeringes Rauschen

1) Jod 242.23) Knochen 242.35) Gewebe 54.60

UnterschiedJod 198.2Knochen 95.5Gewebe 5.1

Hoher KontrastHohes Rauschen

2) Jod 440.44) Knochen 337.86) Gewebe 59.70

1 2

43

5 6

Hohe kV Niedrige kV

Abb. 1.1 CT-Dichtewerte verschiedener Strukturen bei verschiedenen Röhrenspannungen.


20

● Wird die Röhrenspannung um eine Stufe redu-ziert, sinkt die Strahlenexposition um ca. 40 %.

● Wird sie um eine Stufe erhöht, steigt sie um ca.40%.

Selbstverständlich hat dies auch Einfluss auf dieBildqualität (Bildrauschen):● Je höher die Strahlenexposition, desto geringerist auch das Bildrauschen.

● Je niedriger die Strahlenexposition, desto höherist das Bildrauschen.

Wenn der Wunsch besteht, trotz Veränderung derRöhrenspannung wieder das gleiche Bildrauschenzu erhalten, kann dies durch die Anpassung desRöhrenstroms erreicht werden. Wenn also die Röh-renspannung um eine Stufe erhöht wird, muss derRöhrenstrom um ca. 70% reduziert werden, um einvergleichbares Bildrauschen zu erhalten. Und wenndie Röhrenspannung um eine Stufe reduziert wird,muss der Röhrenstrom um ca. 70% erhöht werden,um ein vergleichbares Bildrauschen zu erhalten.

Dieses Beispiel zeigt, auch der CTDI-Wert kannsehr gut als Orientierung herangezogen werden:● Bei 120 kV und 150 mAs liegt der CTDI-Wert bei10,6 mGy.

● Wenn die Röhrenspannung auf 140 kV erhöhtwird, kann der Röhrenstrom gleichzeitig auf100 mAs reduziert werden, um wieder densel-ben CTDI-Wert von 10,6 mGy und somit einevergleichbare Bildqualität zu erreichen.

● Wenn die Röhrenspannung auf 100 kV reduziertwird, muss der Röhrenstrom jedoch auf 255 mAserhöht werden, um wieder denselben CTDI-Wertvon 10,6 mGy und somit eine vergleichbare Bild-qualität zu erreichen.

Mit automatischer Röhrenstrom-Modulation

Bei CT-Scannern von GE, Philips und Toshiba wirddieser Ausgleich nahezu vollständig von der auto-matischen Röhrenstrom-Modulation vorgenom-men. Sie sorgt dafür, dass die Bildqualität gleichbleibt, auch wenn die Röhrenspannung im Protokollangepasst wird. In diesem Fall führt die Verände-rung der Röhrenspannung nur bedingt zu einerVeränderung der Strahlenexposition des Patienten.

Siemens-CT-Scanner unter Verwendung von„CARE Dose 4D“ passen den Röhrenstrom nicht an,wenn die Röhrenspannung verändert wird. In die-sem Fall hat die Änderung der Röhrenspannung,trotz automatischer Röhrenstrom-Modulation, Ein-fluss auf Bildqualität und Strahlenexposition. Die er-

weiterte automatische Röhrenstrom-Modulation„CARE kV“ hingegen passt Röhrenstrom und Röh-renspannung an den Patienten und die jeweilige Fra-gestellung (Gefäßuntersuchung, Organuntersuchung,Darstellung von Knochen oder Nativ-Scan) an.

Wann ist welche Röhrenspannungs-Einstellung sinnvoll?

Wann kann es sinnvoll sein, hohekV-Werte zu verwenden?● bei sehr adipösen Patienten● Darstellung von Metallimplantaten zur Reduk-tion der metallbedingten Artefakte (nicht nötig,wenn das CT über eine „MAR“-Software wieOMAR, SEMAR, IMAR, MAR [Metal Artefact Re-duction] verfügt.

● Bei manchen CT-Scannern kann es auch sinnvollsein, für die CT-Untersuchung der Schulter einemöglichst hohe Röhrenspannung zu wählen.

Wann kann es sinnvoll sein, niedrigekV-Werte zu verwenden?● zur Kontrastverstärkung des Jod- und Kalk-Kon-trasts, z. B. in der CT-Angiografie oder Nieren-stein-CT

● CT-Untersuchung von Kindern (abhängig vomGewicht des Kindes und der zu untersuchendenKörperregion)

1.1.3 Pitch

DefinitionDer Pitch definiert bei der Spiral-CT-Akquisition,wie schnell die Patientenliege im Verhältnis zurGesamtkollimation durch die Gantry bewegt wird.

Er wird durch folgende Formel festgelegt:

Pitch pð Þ ¼Tischvorschub pro Gantryumdrehung½mm�

Kollimation� Anzahl der Detektorzeilen½mm�Wenn der Tischvorschub pro Rotation genausogroß ist wie die Gesamtkollimation, spricht manvon einem „Pitch 1“ (▶Abb. 1.2). Beispiel: Wennbei einem 80-Zeilen-CT-Scanner mit einer Ge-samtkollimation von 40mm (80 ×0,5mm) der Pa-tiententisch pro Rotation um 40mm verschobenwird, spricht man von „Pitch 1“.

1.1 Scanparameter

21

Von einem „Pitch < 1“ (▶Abb. 1.3) spricht man,wenn der Tischvorschub pro Rotation kleiner alsdie Gesamtkollimation ist. In diesem Fall liegt eineüberlappenden Datenakquisition vor.

Von einem „Pitch > 1“ (▶Abb. 1.4) spricht man,wenn der Tischvorschub pro Rotation größer alsdie Gesamtkollimation ist. Die „Lücken“, die da-durch entstehen, werden rechnerisch ausgeglichen(„gefüllt“). Bei CT-Scannern mit einer Strahler-De-tektoreinheit (Single Source Scanner) kann derPitch im Allgemeinen bis auf den Wert 1,5 erhöhtwerden.

Bei CT-Scannern, die über einen sog. High-Pitch-Mode verfügen, sind Vorschubgeschwindigkeitenbis Pitch 3,2 möglich. Dies kann jedoch nur reali-siert werden, wenn in der Gantry dieser CT-Syste-me 2 um ca. 90 Grad versetzte Röntgenstrahler-Detektoreinheiten simultan genutzt werden.

Einfluss des Pitches auf Bildqualitätund Strahlenexposition

Einfluss des Pitches auf die räumlicheAuflösungDie Verwendung einer überlappenden Akquisition(Pitch < 1) liefert, im Vergleich zu einer Akquisitionmit einem hohen Pitch, eine bessere räumlicheAuflösung. Sie ist daher besonders sinnvoll, wennes bei der Untersuchung um sehr feine Details (In-nenohr, kleine Gelenke) geht.

Einfluss des Pitches auf das Bild-rauschen und die StrahlenexpositionVor vielen Jahren galt die Regel, dass der Pitch ei-nen Einfluss auf die Strahlenexposition und damitauf das Bildrauschen hat.

Doch spätestens seit der Einführung der 16-Zei-len CTs gilt dies nicht mehr, bzw. nur in Ausnah-mefällen und in Abhängigkeit von dem verwende-ten CT-Scanner in Kombination mit der Protokoll-einstellung.● Bei CT-Scannern der Firmen Siemens und Philipshat der Pitch, unabhängig davon, ob das Gerätmit oder ohne automatische Röhrenstrom-Mo-dulation betrieben wird, keinen Einfluss aufStrahlenexposition und Bildrauschen. Diese bei-den Gerätehersteller passen im Hintergrund denRöhrenstrom (mA) an, wenn der Pitch verändertwird, so dass, unabhängig vom eingestelltenPitch, die mAseff, das Bildrauschen und damitauch die Strahlenexposition konstant bleiben.

● Bei CT-Scannern der Firmen GE und Toshibahängt es davon ab, ob die Untersuchung mit oderohne automatische Röhrenstrom-Modulationdurchgeführt wird. Wenn bei diesen CT-Scan-nern ohne automatische Röhrenstrom-Modula-tion gearbeitet wird, erhöht sich die Strahlen-exposition und reduziert sich das Bildrauschen,wenn ein Pitch < 1 verwendet wird. Bei einemPitch >1 hingegen reduziert sich die Strahlen-exposition, und das Bildrauschen wird dem-zufolge erhöht. Bei Verwendung der automati-schen Röhrenstrom-Modulation, die bei fast al-len Untersuchungen Anwendung findet, sindauch bei diesen CT-Scannern die Strahlenexpo-sition (CTDIw) und das Bildrauschen unabhängigvom Pitch.

Z

Abb. 1.2 „Pitch 1“.

Z

Abb. 1.3 „Pitch < 1“ =überlappende Datenakquisition.

Z

Abb. 1.4 „Pitch > 1“.


22

Wann ist welche Pitch-Einstellungsinnvoll?Der Einsatz der unterschiedlichen Pitch-Einstel-lungen ist in ▶Abb. 1.5 dargestellt.

Wann und warum sollte der Pitcherhöht werden?Um Patientenbewegung und/oder Organbewegun-gen zu reduzieren, z. B.● bei Untersuchung der Aorta ascendens, falls kei-ne EKG-Triggerung möglich ist

● bei Thorax-CT-Untersuchung, wenn der Patientdie Luft nicht anhalten kann

● Ausnahme: Schädel-CT

Wann und warum sollte der Pitchreduziert werden?● bei hochauflösenden Untersuchungen● wenn sehr gute Bildqualität gewünscht undwichtig ist

● bei adipösen Patienten, um die benötigte Strah-lenmenge (mAs) verwenden zu können

1.1.4 Rotationsgeschwindigkeit

DefinitionRotationsgeschwindigkeit ist definiert als die Zeit,die die Röntgenstrahler-Detektoreinheit für eine360-Grad-Rotation benötigt.

Beispiele:● Rotationsgeschwindigkeit 0,5 s: Die Röntgen-strahler-Detektoreinheit rotiert zweimal pro Se-kunde um den Patienten bzw. benötigt 0,5 s füreine 360-Grad-Rotation.

● Rotationsgeschwindigkeit 1,0 s: Die Röntgen-strahler-Detektoreinheit rotiert einmal pro Se-kunde um den Patienten bzw. benötigt 1,0 s füreine 360-Grad-Rotation

Einfluss der Rotationsgeschwindig-keit auf Bildqualität und Strahlen-expositionBei CT-Scannern der Firmen Siemens und Philipshat die Rotationsgeschwindigkeit, unabhängig da-von, ob das CT mit oder ohne automatische Röh-renstrom-Modulation betrieben wird, keinen Ein-fluss auf Strahlenexposition und Bildrauschen.Diese beiden CT Hersteller passen im Hintergrundden Röhrenstrom (mA) an, wenn die Rotations-geschwindigkeit verändert wird, sodass, unabhän-gig von der eingestellten Rotationsgeschwindig-keit, das Bildrauschen und damit auch die Strah-lenexposition konstant bleiben.

Bei CT-Scannern der Firmen GE und Toshiba hatdie Rotationsgeschwindigkeit nur dann Einflussauf das Bildrauschen und Strahlenexposition,wenn die Untersuchung ohne automatische Röh-renstrom-Modulation durchgeführt wird. Bei Ver-wendung der automatischen Röhrenstrom-Modu-lation bleibt Bildrauschen und Strahlenexpositionkonstant.

Herz-CTretrospektives

Gating bzw.Atemgating

Pitch 0,1

Z Z Z

Pitch ≈ 0,2 Pitch ≈ 0,5 Pitch = 1 Pitch ≈ 1,5

für hoheDetailerkennbarkeit

z.B. Felsenbein,Innenohr,

kleine Knochen

Pitch ≈ 0,98Standarduntersuchungen

bei CT-Scannerab 16 Zeilen aufwärts

hohe Scangeschwindigkeitz.B. wenn Patient die

Luft nicht anhalten kann;Reduktion von Organ- und

Gefäßbewegungen

Abb. 1.5 Einsatz der unterschiedlichen Pitch-Einstellungen.

1.1 Scanparameter

23

● Wenn bei diesen Geräten ohne automatischeRöhrenstrom-Modulation gearbeitet wird, er-höht sich die Strahlenexposition und reduziertsich das Bildrauschen, wenn eine langsame Rota-tionsgeschwindigkeit verwendet wird. Bei einerschnellen Rotationsgeschwindigkeit hingegen re-duziert sich die Strahlenexposition, und dasBildrauschen wird demzufolge erhöht.

● Wenn mit automatischer Röhrenstrom-Modula-tion gearbeitet wird (fast bei allen Untersuchun-gen des Körperstamms), sind auch bei diesenCT-Scannern die Strahlenexposition und dasBildrauschen unabhängig von der Rotations-geschwindigkeit.

Wann ist welche Rotations-geschwindigkeit sinnvoll?

Wann und warum sollte eine schnelleRotationsgeschwindigkeit verwendetwerden?Um Patientenbewegung und/oder Organbewegun-gen zu reduzieren, z. B.● für eine möglichst bewegungsarme Darstellungder Aorta ascendens, falls kein EKG-Triggerungmöglich ist

● Beschleunigung der Scangeschwindigkeit, wennz. B. der Patient die Luft nicht anhalten kann

● Herz-CT-Untersuchungen

Wann und warum sollte eine langsameRotationsgeschwindigkeit verwendetwerden?● hochauflösende Untersuchungen● wenn sehr gute Bildqualität gewünscht undwichtig ist

● bei sehr adipösen Patienten, wenn alle anderenParameteroptimierungen nicht ausgereicht ha-ben, um die benötigte Strahlenexposition errei-chen zu können, die zu einer diagnostischenBildqualität (Bildrauschen) führen

1.1.5 DetektorkollimationDer CT-Detektor steht dem Röntgenstrahler gegen-über und hat eine gebogene Form. Durch dieseForm wird auch oft von der „Detektorbanane“ ge-sprochen.

Die wesentliche Unterscheidungsmerkmaleeines CT-Detektors sind:● Detektorbreite in Z-Richtung● Anzahl der Detektorzeilen in Z-Richtung● Größe der Detektorelemente in Z-Richtung

Während Einzeilen-CT-Scanner nur ein Detektor-element in Z-Richtung besaßen, welches (bezogenauf das Isozentrum) 10mm maß, besitzen Mehr-schicht-CT-Scanner bis zu 320 Detektorelementein Z-Richtung. Mehrschicht-CT-Detektoren ver-fügen auch über deutlich kleinere Detektorele-mente als der Einzeilen-CT-Scanner. Die Größe derDetektorelemente liegt heute zwischen 1,5mmund 0,5mm (bezogen auf das Isozentrum).

Die Mehrschicht-CT ermöglicht sehr kurze Un-tersuchungszeiten bei gleichzeitig hoher räumli-cher Auflösung. Der Akquisitionsparameter „Kolli-mation“ innerhalb des CT-Protokolls bestimmtzum einen die räumliche Auflösung, und zum an-deren hat er Einfluss auf die Scangeschwindigkeit.

CT-Scanner mit 64 Zeilen und mehr bestehenaus einheitlich großen Detektorelementen, dieeine Größe von 0,625–0,5mm aufweisen. Detekto-ren von 16-Zeilen-CT-Scannern bestehen aus un-terschiedlich großen Detektorelementen: Im De-tektorzentrum sind 16 kleine Detektorelementeangeordnet (z. B. 16 × 0,75–0,5mm, bezogen aufdas Isozentrum). Die peripheren Detektorelementesind doppelt so groß wie die zentralen Elemente(z. B. 1,5–1,0mm, bezogen auf das Isozentrum).

Für hochauflösende Untersuchungen wird derRöntgenkegelstrahl auf die zentralen Elementeeingeblendet. Bei Untersuchungen, die z. B. mit16 × 1,25mm bis 2mm akquiriert werden, blendetder Röntgenstrahler den Röntgenkegelstrahl aufdie volle Detektorbreite auf (▶Abb. 1.6).

Kollimierte Schichtdicke vs.rekonstruierte SchichtdickeBei den Einzeilen-CT-Scannern entsprach die kolli-dierte Schichtdicke auch stets der rekonstruiertenSchichtdicke. Bei der Mehrschicht-CT hingegenkönnen kollimierte und rekonstruierte Schicht-dicke unterschiedlich groß sein. Die rekonstruierteSchichtdicke kann niemals kleiner als die kolli-mierte Schichtdicke gewählt werden, allerdingskann sie größer als sie gewählt werden.


24

1.2 BildqualitatDie Computertomografie (CT) zählt zu den digita-len radiologischen Verfahren. Die Bildqualitätwird in der CT im Wesentlichen durch die folgen-den 3 Charakteristika definiert (▶Abb. 1.7):● Hochkontrastauflösung● Niedrigkontrastauflösung● Bildrauschen

Die Hochkontrastauflösung definiert die Fähigkeitder CT, feine Details im Hochkontrast aufzulösen.Sie ist abhängig von der kollimierten Schichtdicke,dem Messfeld, dem rekonstruierten Bildausschnittund der rekonstruierten Schichtdicke.

Die Niedrigkontrastauflösung beschreibt dieFähigkeit des CT-Scanners, auch kleine Strukturenmit geringen Dichteunterschieden zu ihrer Umge-bung, unter Verwendung einer definierten Strah-lenexposition, aufzulösen. Eine gute Niedrigkon-trastauflösung ist wichtig, wenn es bei der CT-Diagnostik z. B. um die Detektion von kleinen Le-

bermetastasen oder um eine gute Differenzierungder grauen und weißen Hirnsubstanz bei gleich-zeitig möglichst geringer Dosis geht.

Während die Hoch- und Niedrigkontrastauf-lösung systemspezifisch sind und nur mit speziel-len Phantomen quantifiziert werden können, istdas Bildrauschen der für die klinische Routinewichtigste Bildqualitätsparameter. Ein für die Fra-gestellung zu hohes Bildrauschen wird in der Regelsofort visuell wahrgenommen, wenn man die Bil-der betrachtet.

Darüber hinaus kann das Bildrauschen auch imBild gemessen werden. Jede radiologische Bild-betrachtungs- und Befundungssoftware zeigt dasBildrauschen bei jeder CT-Dichte-Wert-Messungmit einer Region of Interest (ROI) an. Es wird imAllgemeinen als Standardabweichung (SDev, SD-Wert etc.) zusammen mit den Messergebnissender ROI angezeigt (▶Abb. 1.8). Je höher das Rau-schen im Bild ist, desto höher ist auch die gemes-sene Standardabweichung.

Aquilion 16 – CT Scanner

12 x 1,0 mm 12 x 1,0 mm16 x 0,5 mm

Z-Richtung/Patienten Längsrichtung

Aquilion 64 – CT Scanner

64 x 0,5 mm

Abb. 1.6 Detektorkonfiguration am Beispiel zweier Toshiba-CT Scanner.

1.2 Bildqualitat

25

Hochkontrast Niedrigkontrast Bildrauschen

Abb. 1.7 Definition von Bildqualität in der CT.

a b

Abb. 1.8 Das Bildrauschen kann mit Hilfe von ROI-Messungen bestimmt werden.a Rauschen – SD: 27.b Rauschen – SD: 11.


26

In Abhängigkeit von der untersuchten Körper-region wird ein unterschiedlich hohes Bildrau-schen als angenehm empfunden (▶Tab. 1.2). Wel-ches Bildrauschen bei welcher Untersuchung alsangenehm empfunden wird, hängt auch von denGewohnheiten des Betrachters ab.

Untersuchungen, bei denen Hochkontrast-objekte im Fokus stehen, können auch mit einemhohen Bildrauschen und somit mit geringer Strah-lenexposition sehr gut beurteilt werden, z. B.:● Nierensteinsuche-CT● Darstellung des Lungenparenchyms● Darstellung von Knochen und Gelenken

Untersuchungen, bei denen kleinste Dichtunter-schiede im Niedrigkontrast eine zentrale Bedeu-tung haben (Weichteildarstellungen), sollten sodurchgeführt werden, dass die Bilder ein geringesBildrauschen aufweisen, z. B.:● Darstellung des Hirnparenchyms● Abdomen-CT● Bandscheiben-Fragestellungen

Das Bildrauschen wird von folgenden Faktoren be-einflusst:● Objektdicke bzw. Schwächung des Objektes● Höhe des verwendeten Röhrenstroms bzw. ef-fektiven Röhrenstrom-Zeit-Produkts

● verwendete Röhrenspannung● verwendeter Rekonstruktionsalgorithmus (Ker-nel, Filter, Faltungskern)

● verwendete Schichtdicke

Tab. 1.2 Untersuchungsbezogene Werte für das Bildrau-schen, die i. A. als gut empfunden werden.

Untersuchungsmodus/Region

Bildrauschen in HUStandardabweichung

Hirnparenchym 2,5–4

Körperstamm Weichteile 12–15

Bandscheiben HWS 6,5

Bandscheiben BWS/LWS 7,5

Low-Dose-Untersuchungen(z. B. Nierensteine)

23–30

1.2 Bildqualitat

27

2 Automatische Röhrenstrom-Modulation

2.1 DefinitionDie automatische Röhrenstrom-Modulation (Auto-matic Exposure Control, AEC) passt den Röhren-strom bzw. das effektive Röhrenstrom-Zeit-Pro-dukt pro Rotation in dem Maße an die Strahlen-schwächung der Untersuchungsregion an, dass un-abhängig von der Objektschwächung eine gleich-bleibende diagnostische Bildqualität entsteht. DieZiel-Bildqualität, welche im Allgemeinen durchdas Bildrauschen definiert ist (siehe Kap. 1.2), istabhängig von der diagnostischen Fragestellungund der untersuchten Körperregion.

2.2 ArbeitsweiseAls Basis für die Ermittlung des optimalen Röhren-stroms bzw. effektiven Röhrenstrom-Zeit-Produktsorientieren sich alle zur Zeit auf dem Markt be-findlichen CT-Scanner am Übersichtsradiogramm(Scout, Surview, Topogramm, Scanogramm), wel-ches zu Beginn einer jeden CT-Untersuchung ak-quiriert wird.

2.2.1 Bedeutung der isozentrischenLagerungSpeziell bei Untersuchungen des Körperstamms(Hals-Thorax-Abdomen-Becken) ist darauf zu ach-ten, dass die Tischhöhe so eingestellt ist, dass derhorizontale Seitenlaser auf Höhe der Objekt- bzw.Körpermitte verläuft. Dies stellt sicher, dass dieTischhöhe so eingestellt ist, dass der Patient imIoszentrum des CT-Scanners positioniert ist. Dieisozentrische Lagerung des Patienten stellt die kor-rekte Abbildungsgeometrie des Übersichtsradio-gramms sicher und ermöglicht so, dass der für dieUntersuchung optimale Röhrenstrom bzw. das op-timale effektive Röhrenstrom-Zeit-Produkt vonder automatische Röhrenstrom-Modulation ermit-telt werden kann.

Wird der Patient zu hoch oder zu tief gelagert,ergibt sich daraus eine veränderte Abbildungsgeo-metrie des Übersichtsradiogramms (▶Abb. 2.1):● Wird die Tischhöhe so eingestellt, dass der Pa-tient näher am Detektor gelagert ist, wird er aufdem Übersichtsradiogramm zu klein abgebildet.

Lagerung 8 cm näher am Detektor

isozentrische Lagerung Lagerung 8 cm näher amRöntgenstrahler

CTDI vol 11,5 mGyDLP 347,0 mGy.cm



Abb. 2.1 Einfluss der Tischhöhe auf die Belichtungsergebnisse der automatische Röhrenstrom-Modulation.

Automatische Röhrenstrom-Modulation

28

Das führt dazu, dass die automatische Röhren-strom-Modulation annimmt, dass der Patientschlanker als in Wirklichkeit ist, und den benö-tigten Röhrenstrom für diesen Patienten zu nied-rig berechnet. Dies führt zu einer Reduktion derStrahlenexposition und zu einer Erhöhung desBildrauschens (Verschlechterung der wahr-genommenen Bildqualität).

● Wird die Tischhöhe so eingestellt, dass der Pa-tient näher am Röntgenstrahler gelagert ist,wird er auf der Übersichtsradiogramm zu großabgebildet. Das führt dazu, dass die automati-sche Röhrenstrom-Modulation annimmt, dassder Patient eine höhere Strahlenschwächungaufweist als in Wirklichkeit und den benötigtenRöhrenstrom zu hoch berechnet. Dies führt zueiner deutlichen Erhöhung der Strahlenexpo-sition und zu einer Reduktion des Bildrauschens(Verbesserung der wahrgenommenen Bildquali-tät).

CT-Scanner der Firma Toshiba Medical Systems abSoftware Version 6.0 verfügen über eine Software,die diese Problematik ausgleicht. Bei diesen CT-Scannern hat die Höhe der Patientenlagerung kei-nen Einfluss mehr auf die Bildqualität und/oderStrahlenexposition.

2.2.2 BildqualitätsindikatorenDie automatische Röhrenstrom-Modulation dereinzelnen Hersteller arbeiten mit unterschiedli-chen Indikatoren für die Bildqualität (▶ Tab. 2.1).● Bildqualitätsindikator „Referenz mAs“ (effekti-ves Röhrenstrom-Zeit-Produkt), bezogen auf ei-nen Standardpatienten: Eine Referenz mAs von100 mAs bedeutet beispielsweise, dass die Ziel-Bildqualität (Bildrauschen) dem Bildrauschenentspricht, welches entsteht, wenn ein, in derSoftware definierter, Standardpatient mit

100 mAs untersucht werden würde. Die auto-matische Röhrenstrom-Modulation vergleichtbei jeder Untersuchung den Patienten, der aufdem erstellten Übersichtsradiogramm abgebildetist, mit dem hinterlegten Standardpatienten.Weichen die Schwächungswerte des aktuellenPatienten von denen des Standardpatienten ab,passt die automatische Röhrenstrom-Modula-tion den Röhrenstrom an den aktuellen Patien-ten an.

● Bildqualitätsindikator „Bildrauschen“:Wie be-reits beschrieben, lässt sich das Bildrauschen mitHilfe der HU-Standardabweichung (S.25) quanti-fizieren. Bei einer automatischen Röhrenstrom-Modulation, die mit dem Bildrauschen als Bild-qualitätsindikator arbeiten, wird im CT-Protokolldie Ziel-Bildqualität in Form des gewünschtenBildrauschens zusammen mit Informationen zurverwendeten Rekonstruktionsschichtdicke unddes Röhrenstrombereiches festgelegt. Anhanddes Übersichtsradiogramms wird bei jeder Un-tersuchung die Objektschwächung ermittelt. Ba-sierend darauf und anhand der definierten Rah-menbedingungen der automatischen Röhren-strom-Modulation, ermittelt diese dann den not-wendigen Röhrenstrom pro Rotation.

2.2.3 X-Y-Z-ModulationJede moderne automatische Röhrenstrom-Modu-lation moduliert den Röhrenstrom nicht nur in Pa-tienten-Längsrichtung (Z-Richtung), sondern passtden Röhrenstrom auch an die Objektschwächungin anterior-posteriorer- (X) und lateraler Richtung(Y) an (▶Abb. 2.2). Die X-Y-Modulation passt denRöhrenstrom an die ovalen Körperquerschnitte soan, dass der Röhrenstrom im seitlichen Strahlen-gang (großer Patientendurchmesser) erhöht undim anterior-posterioren sowie posterior-anterio-ren Strahlengang reduziert wird.

Tab. 2.1 Unterschiedliche Bildqualitätsindikatoren der automatische Röhrenstrom-Modulationen der einzelnen Hersteller.

Hersteller (Produktname) Modulation des Röhrenstroms Verwendeter Bildqualitätsindikator

GE (Auto mA+ Smart mA) X-Y-Z-Modulation Noise Index (Bildrauschen)

Philips (DoseRight) ältere CT-Scanner: ACS; D-Dom/AngularMode (X-Y Modulation) oder Z-DOM(Z-Modulation)neue CT-Scanner: X-Y-Z-Modulation

Referenz mAs bezogen auf einen Standard-patienten

Siemens (CARE Dose 4D) X-Y-Z-Modulation Referenz mAs bezogen auf einen Standard-patienten

Toshiba (SureExposure 3D) X-Y-Z-Modulation gewünschtes Bildrauschen (SD-Wert)

2.2 Arbeitsweise

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