Bildgebende Verfahren

Konventionelle Radiologie

• Günstig, Strahlenbelastung
• 0.01 - 15 nm
• Ionisierende Strahlung: stark genung um Elektronen aus einem Atom zu lösen (<200nm)
• Röntgenröhre: Elektronen werden auf Anode Geschossen, Wechselwirkung führen zu Anregung/Ionisation/Bremsstrahlung (stärker bei höheren Ordnungszahlen), Bremsstrahlung als Röntgenstrahl
• Blende: Bleilamelle, Beschränkt Abschnitt, reduziert Streustrahlung
• Filter: Aluminium, reduziert niederenergetische Strahlung (Schutz), Formunregelmässigkeit des Körpers kann über Zusatzfilter ausgeglichen werden
• Interaktion mit Materie: Streuung, Photoeffekt, Compton-Streuung (Kombination)
• Unterschiedliche Strahlen geben Ihre Energie bei untershciedliche Tiefen ab, Linearer Energie Transfer be Röntgenstrahlen
• Streustrahlenraster vor Rezeptor: Bleilamellen, reduziert Streustrahlung, wird während Aufnahme bewegt, Dosiserhöhung
• Zentralprojektion, Problem bei Grössenschätzungen und Vegleichen
• Röntgenfilm wird durch Strahlung geschwärtzt
  • Früher noch beidseits Verstärker Folien
• CR (Computed radiography)
  • Wiederverwendbare Kasseten (>1000)
  • Phosphorplatte mit photostimulierbarem Phosphorpartikeln, durch lichtexponition löschbar
  • Auslesen über Laser (Lesegerät) -> Digitale Aufnahme
• DR (Digitale Radiography)
  • Flachdetektor aus Amorphem Silicon, Verwandelt Röntgenstrahlung in Licht
  • Photidoden erzeugen Digitale Aufnahme -> sofortiges Bild (kein separates Lesegerät)
• Picture Archiving and Communication System (PACS)
  • Verwaltet Digitale Bilddaten (Format: DICOM3)
  • Austauschbarkeit von Daten, Workflowunterstützung, Vollständige Identifikation
  • Engebeziehung zum RIS (Radiologieinformationsystem und HL7 Standard (Datenaustausch im Gesundheitswesen)
  • Achtung mit Datensicherheit
• Strahlenschutz
  • Patient: Indikationsstellung, Vermeiden von Wiederholungen, Röntgentechnik anpassen, Einblenden, Bleiabdeckungen, möglichst grosser Fokus-Hautabstand, CR/DR empfindlicher
    • 0.1 - 0.5 mSv (Interkontinentalflug 0.15 mSv)
  • Personal: Raum Verlassen, Abstands-Quadrat-Gesetz, Dosimetrie, Bleischutz

Computertomographie

• Röntgenröhre + Kollimator (filter, 2x) + Detektor
• Alles rotierend
• Konventionelles CT: 1 Scheibe, Aufteilung in Voxels, Mathematische Berechnung der Strahlungsschwänchung
• Spiral CT: Rotation + kontinuirliches Fortschreite
• Mehrere Zeilen, mehrere Röntgenröhren möglich
• Hounsfield Skala: Relativer Absorptionsunterschied der verschiedenen Substanzen, Wasser auf 0 HU normiert, Luft auf -1000 HU normiert
  • Luft (-1000), Fettgewebe (-180), Wasser (0), Knochen (1000), Metall (2000)
• Fensterung: Erhöhung des Kontrast in einem gewissen Bereich (Auge kann nur ca 30 Graustufen unterscheiden), Mitte (1. Wert) + Weite (2. Wert)
  • Mediastinum: 50/400
  • Lungenfenster: -600/1700
  • Knochenfenster: 1000/2500
• Typische Anwendungen: Notfall, Trauma, Gefässedarstellung, Herz, Lunge, Onkologie, Urologie
• Strahlenschutz
  • In Natur beretis relativ viel Strahlung, in CH ~ 3mSv/a, dabei keine beobachtbaren untershciede bei Inzidenz von Krebs
  • Thorax AP (0.07), LWS lat (0.5 - 1.8), Becken AP (0.2 - 1.2), Schädel-CT (1-2), Thorax-CT (1-5), Abdomen/Becken-CT (7), Ganzköroer (20), Herz (0.5 - 3)
  • Raucher: +10mSv/a (Tabakpflanzen reichern radioaktives material an)
  • Evidenz für erhöhte Insidenz ab 50 mSv (relative schwierig erforschbar)
  • Kein Beweis für Risiko, unterschiedliche Modelle
  • Annahme des linearen Risikos am gängisten
  • Schutz: Indikation, Optimierung der Untersuchung
    • Automatisches Röhrenstrommodulation möglich (Anhand der Schwächung der vorangehenden Schicht)

Ultraschall

• Reflexionsverfahren, Grenzflächen
• Piezoelektrische Effekt für Emition und Empfang
• Materialien: Echofrei (Flüssigkeit), Echoarm (hypoechogen), Echoreich (hyperechogen)
• Duplex-Sonographie: Kombination mit Dopplersonographie
• Vorteil: Schnell, Billig, kein Strahlenbelastung, gut als erstuntersuchung
• Nachteile: Untersucherbahängig, limitierte Einsicht
• Oberflächliche Strukturen ohne Luft/Kalk/Metall -> Weichteile, Oberfläcliche Organe, Flüssigkeiten, Blutgefässe

Magnetresonanztomographie

• Kernspinresonanzeffekt:
  • Kernspine können so angregt werden dass sie ale in die gleiche Richtung zeigen
  • Mittels Impuls werden all Ausgerichtet
  • Beobachter wird wie sich die Spin nach dem Impuls Verhalten (Resonanzspin)
    • T1-Relaxation: Zeit für longitudinale Relaxation (100-1000ms)
    • T2-Relaxation: Verlust der Phasenkohärenz (über Interaktion mit den umliegenden Spins, 100-300ms)
  • Parameter: TR (Repetionszeit), TE (Echozeit) -> TR/TE-Angabe
  • T1/T2 können bildnerisch dargestellt werden
  • T1 ist gut für morphologie
  • T2 ist gut für Flüssigkeiten
• Liegen, 30-60 min
• Absolute Kontraindikatoren: Neurostimulatoren, Ferromagnetische Fremdkörper
• Relative KI: Herzschrittmacher, Klaustrophobie, 1.T SS
• KM: Gd-Chelate (gutes Signal, geingere Nephrotoxizität, sehr sicher) -> MR Angiographie
• Indikationen: Gewebe mit viel freien Wasserstoff-Kernen, Weichteile, Gelenke, Musklen, Parenchymatöse Organe, Blutgefässe, KM, ZNS!
• Limitiert bei schlecht kooperierenden Patienten, Lunge
• Auch funktionelle Information (Bewegung, Hämodynamik, Permeabilität, Gewebsoxygenierung, ZNS Aktivität, Metaboliten, pH-Wert)

Nuklearmedizin

• Radioliganden: strahlt, bindet an bestimmte Rezeptoren/Gewebe, teilweise schwer synthetisierbar
  • Konventionel (isotope, meist Tc-99m, auch J-131, gamma Strahlung) oder PET (positronen-Strahlung, neu, teuer, F-18, sammeln sich an Gewissen orten)
  • Tc-Diphospphat bindet an Hydroxyappatit -> mehr wo knochen Aktive (Knochentumore)
    • Am meisten gebraucht
  • F-18: bindet an Organe die Glukose verstoffwechseln (Tumore vermehrt)
• Strahlenarten:
  • α: Heliumkerne, gefählrich, kurze Distanz
  • β: Elektronen/Positronen, schädlich
  • γ: Photonen,
• Wechselwikung
  • Photoeffekt: Elektron aus Hülle entfernt
  • Comptoneffekt: Elektron aus Hülle etnfertn + schwächeres Photon
  • Paarbildungseffekt: Entstehung eines Elektronen-Positronen paars
  • Bei NUK: man will möglichst wenig Interaktion der Strahlung mit dem Körper -> 0.05 - 5 MeV
• Strahlendetektoren (meist mit Kollimator kombiniert)
  • Szintillationdetektoren (Photomultiplier): Vakuumröhre mit Vertärker -> Anger-Kamera = Gamma-Kamera
  • Festkörperdetektoren (Halbleiterprinzip):
  • Gasdetektoren (Zählrohr,)
• Planara Szintigraphie/Tomographie
  • Unterschied zwischen AP und PA, photonen werden absorbiert
  • Tomographie: Rechnerische Rekonstruktion -> SPECT (rotierende Detektoren) oder PET
    • PET: bei Positronenstrahlung, kollidiert schnell und zerfällt in zwei entgegengesätze Gammastrahlen -> wird detektiert (Koinzidenzschaltung)
      • Höhere Auflösung, teuerer
• Strahlenschutz
  • Abschirmung, Abstand, Aufenthalt
  • Vorallem γ Strahlung schwer abzufangen (kommen auch durch Alu, vermindert Blei), α, β werden durch blei/alu aufgefange, α auch durch papier
  • Dosimeter, < 20 mSv/a
  • Absorbierte Dosis D = Energie pro Masse (1 J/kg = 1 Gray = 1 Gy)
  • Äquivalenzdosis mittels Wichtungsfaktor je nach Strahlung (normiert auf γ-Strahlung)
  • Exponentieller Zerfall N(t) = N_0 * exp (- γ t)
  • Aktivität: Anzahl der Zerfalle pro Minute (1/sec = 1 Becquerel = 1Bq)