Der Computertomograph

Unsicherheiten bei technischen Abläufen und Parameteranpassung

(kV, mAs, Pitch) am CT

Schwierigkeiten beim Verständnis spezieller Protokolle, Kontrastmittelphasen und -injektionen

Gutes theoretisches Wissen zu Kontrastmitteln, aber Unsicherheit im praktischen und notfalltechnischen Umgang sowie bei Biopsien

Herausforderungen, neue Gerätegenerationen technisch einzuordnen.

Technische Grundlagen

• Röntgenröhre sendet fächer- oder kegelförmigen Strahl aus

• Detektoren messen die Strahlungsintensität nach Durchtritt durch den Körper

• Rekonstruktion erfolgt über mathematische Verfahren (z. B. Rückprojektion mit Filterung)

• Hounsfield-Einheiten (HU) geben die Dichte eines Gewebes im Vergleich zu Wasser an

  • Wasser = 0 HU

  • Luft ≈ −1000 HU

  • Fett ≈ −100 HU

  • Weichteile (z. B. Muskel) ≈ +40 HU

  • Knochen ≈ +1000 HU (kann bis +3000 HU reichen, je nach Dichte)

  • Metall / Kontrastmittel können über +3000 HU erreichen

Pitch und Interpolation

Pitch = Tischvorschub pro Rotation 

Formel:
Pitch = Tischvorschub pro Rotation / (Schichtdicke × Anzahl der Detektorreihen)

• Pitch < 1: Überlappende Datenerfassung, höhere Dosis, bessere Auflösung

• Pitch = 1: Lückenlose Datenerfassung

• Pitch > 1: Schnellere Untersuchung, geringere Dosis, aber schlechtere Auflösung

Interpolation

• Wird bei Spiral-CTs benötigt, da die Daten spiral- bzw. helixförmig aufgenommen werden

• Mathematische Berechnung der Bilddaten auf eine „virtuelle“ Schichtposition

• Ziel: korrekte Rekonstruktion trotz kontinuierlicher Bewegung

Fensterung

• Da das Auge nur etwa 30–40 Graustufen unterscheiden kann, wird ein bestimmter HU-Bereich auf diesen Grauwertumfang verteilt

• Fensterbreite (WW = Window Width): Bereich der HU-Werte, die angezeigt werden

  • Große Breite → mehr Gewebe sichtbar, aber weniger Kontrast

  • Kleine Breite → höherer Kontrast, aber weniger Gewebe sichtbar

• Fenstermitte (WL = Window Level): HU-Wert, um den herum das Fenster zentriert ist

Beispiele:

• Lungenfenster: WL = −600, WW = 1500

• Weichteilfenster: WL = 40, WW = 400

• Knochenfenster: WL = 400, WW = 2000

Artefakte in der CT

Bewegungsartefakte:

• Durch Patientenbewegung oder Atmung

• Erkennbar als unscharfe oder doppelt dargestellte Strukturen

• Vermeidung: Atemkommandos, kurze Scanzeit

Metallartefakte (Streifenartefakte):

• Durch starke Abschwächung an Metallimplantaten

• Führen zu hell-dunklen Streifen im Bild

• Vermeidung: höhere kV-Zahl, spezielle Rekonstruktionsalgorithmen (MAR)

Ringartefakte:

• Durch fehlerhafte Detektoren im Ring

• Sichtbar als konzentrische Kreise

• Kalibrierung oder Detektoraustausch nötig

Aufhärtungsartefakte:

• Durch unterschiedliche Energien im Strahlenbündel

• Erkennbar als dunkle Bänder zwischen dichten Strukturen (z. B. Schädelbasis)

• Vermeidung: Filter, Korrekturalgorithmen, höhere kV

Rekonstruktionsarten

• Axialrekonstruktion: Klassische Schnittbilder

• MPR (Multiplanare Rekonstruktion): Darstellung in sagittaler, koronarer oder schräger Ebene

• 3D-Rekonstruktion: Volumenrendering, Oberflächenmodellierung

• MIP (Maximum Intensity Projection): Darstellung von Gefäßen

• MinIP (Minimum Intensity Projection): Darstellung von luftgefüllten Strukturen

Dosisgrößen in der CT

CTDI – Computed Tomography Dose Index

• Maß für die Strahlenexposition bei einer einzelnen Schicht

• Wird in mGy angegeben

• Gemessen in einem Phantom mit Ionisationskammer

• CTDI₁₀₀ = Dosis über 100 mm Länge entlang der Z-Achse

CTDIw – gewichteter CTDI

• Mittelwert aus der Dosis im Zentrum und an der Peripherie des Phantoms

• Formel:
  CTDIw = (1/3 × CTDIzentrum) + (2/3 × CTDIperipherie)

• Gibt die mittlere Schichtdosis eines CT-Scans an

CTDIvol – volumenbezogener Dosisindex

• Berücksichtigt zusätzlich den Pitch

• Formel:
  CTDIvol = CTDIw / Pitch

• Wird auf dem CT-Bildschirm angezeigt und dient als Vergleichswert für die Strahlenexposition verschiedener Geräte oder Protokolle

DLP – Dose Length Product (Dosis-Längen-Produkt)

• Repräsentiert die Gesamtdosis einer Untersuchung

• Formel:
  DLP = CTDIvol × Scanlänge

• Einheit: mGy × cm

• Dient zur Berechnung der effektiven Dosis (ungefähre Strahlenbelastung für den Patienten)

Gefilterte Rückprojektion (Filtered Back Projection, FBP)

• Mathematisches Rekonstruktionsverfahren zur Bildentstehung

• Die gemessenen Projektionen (Rohdaten) werden rückprojiziert, also in das Bild „zurückgerechnet“

• Ohne Filterung wäre das Bild verschwommen, daher erfolgt vor der Rückprojektion eine Filterung (Faltung)

• Der Filter (Kernel) entscheidet über die Bildcharakteristik:

  • Weicher Filter: Glatte Bilder, geringes Rauschen, weniger Details

  • Harter Filter: Schärfere Konturen, aber stärkeres Rauschen

• Wird zunehmend durch iterative Rekonstruktion ergänzt, da diese Rauschen reduziert und Dosis spart

Belichtungsautomatik (AEC – Automatic Exposure Control)

• Regelt die Strahlenleistung automatisch, um eine konstante Bildqualität bei möglichst geringer Dosis zu erzielen

• Das System passt mA und/oder kV an die Körperdicke des Patienten an

• Es gibt verschiedene Formen:

  • z-Achsen-Automatik:

                   Anpassung entlang der Körperlänge

• • xy-Achsen-Automatik:

                   Anpassung in der Querschnittsebene

• • Kombinierte Automatik:

                   Berücksichtigt beide Achsen

• Ziel: optimale Bildqualität bei minimaler Strahlenexposition.

Overranging und Overbeaming

Overranging (Z-Überstrahlung)

• Tritt bei Spiral-CTs auf.

• Der Scanner erfasst auch Bereiche außerhalb der geplanten Scanlänge, um vollständige Interpolationsdaten zu erhalten.

• Dadurch wird der Patient an den Scanrändern zusätzlich bestrahlt, obwohl diese Daten nicht im eigentlichen Bild erscheinen.

• Besonders relevant bei kurzen Scanlängen (z. B. Kinder, kleine Regionen).

• Neue Geräte reduzieren dies durch adaptive Kollimation.

Overbeaming (Strahlenaufweitung)

• Röntgenstrahl ist breiter als der Detektorbereich, um Randartefakte zu vermeiden.

• Nur der mittlere Teil des Strahlenkegels wird tatsächlich genutzt – der Rest trägt zur Dosis bei, ohne Bildinformation zu liefern.

• Besonders ausgeprägt bei alten oder einkanaligen CTs, heute durch präzise Kollimation deutlich reduziert.

Zusammenfassung wichtiger Begriffe

• HU (Hounsfield Units): Maßeinheit der Dichte im CT.

• Pitch: Verhältnis von Tischvorschub zu Schichtbreite – beeinflusst Dosis und Auflösung

• Interpolation: Korrigiert Spiralbewegung des Tisches.

• Fensterung: Anpassung der Grauwertdarstellung an die Gewebsart

• Artefakte: Bildfehler, die durch Bewegung, Metall, Strahlhärtung etc. entstehen

Technische Abläufe verstehen:

CT-Prozesse, Parameter (kV, mAs, Pitch) und spezielle Protokolle sicher anwenden

Kontrastmittelkompetenz vertiefen:

Phasen und Injektionen fachgerecht unterscheiden und durchführen

Moderne Technik einordnen:

Neue Gerätegenerationen und Low-Dose-Techniken gezielt nutzen

Sicherheit im Arbeitsablauf stärken:

Strukturierte Arbeit auch bei schnellen Untersuchungen und Notfällen