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WISSEN KOMPAKT
CT und MRT in der
Tierarztpraxis
Welches Gerät für welchen Einsatz?
Computertomographie und Magnetresonanztomographie werden heutzutage immer häufiger in der Tiermedizin
als bildgebendes Verfahren eingesetzt.
Ihre zunehmende Verbreitung macht es
notwendig, ein grundlegendes Verständnis von der Funktion und den Indikationen dieser Verfahren zu haben.
Vergleich CT und Röntgen
Beide Diagnoseverfahren basieren auf
dem Einsatz von ionisierenden Strahlen
(Röntgenstrahlen), mit denen ein Objekt (Patient) durchstrahlt wird. Beim
Auftreffen der Strahlen werden diese reflektiert (Streustrahlung), aufgenommen (Absorption) oder sie durchdringen den Körper und werden dann in
abgeschwächter Form von einem bilderzeugenden Medium aufgefangen und
verarbeitet. Dieses Medium stellt beim
Röntgen eine Kassette mit Film oder Detektorplatte (digitales Röntgen) und
beim CT einzelne Detektorelemente dar.
Beim CT wird ein Schnittbild erstellt,
während das konventionelle Röntgengerät ein sogenanntes Summationsbild
erzeugt. Im Summationsbild werden
alle Gewebe eines dreidimensionalen
Körpers in einem zweidimensionalen
Bild dargestellt, wobei es zu Überlagerungen der einzelnen Organstrukturen
kommt. Bei der CT werden Querschnitte des zu untersuchenden Objektes erstellt und jedes Organ wird separat abgebildet.
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Tierarzthelferin
Multislice - CT
Bauteile und Funktionsweise des CT
Der Computertomograph setzt sich aus
dem Gehäuse („Gantry“), dem Patiententisch und einem Computer zusammen. In der Gantry befindet sich die
Röntgenröhre und gegenüberliegend
der Detektor. Der Detektor ist eine Baueinheit, die die von der Röhre erzeugten
Strahlen nach dem Durchdringen des
Objekts auffängt, in elektrische Signale
umwandelt und an den Rechner weiterleitet. Die heute üblichen Geräte sind
Computertomographen mit einem rotierenden Aufnahmesystem. Hierbei sind
Röntgenröhre und Detektoren mechanisch in einer sog. Röhrendetektorleiste
miteinander verbunden und bewegen
sich auf einer Kreisbahn um den auf
dem Tisch liegenden Patienten.
Singleslice-CT
Beim Singleslice CT (engl.: single = einzeln, slice = Scheibe) nimmt das Gerät
pro Rotation um den Patienten mit der
Röhrendetektorleiste eine Schicht auf.
Dann bewegen sich Röntgenröhre und
Detektor wieder zurück auf ihre Ausgangsposition, der Tisch wird einen definierten Abstand nach vorne gefahren
und das ganze wiederholt sich. In einem
solchen Fall erzeugt die Röntgenröhre
einen fächerförmigen Röntgenstrahl
und der Detektor trägt nur eine Reihe
von Detektorelementen. So werden
hintereinander einzelne Schichten
Schritt für Schritt aufgenommen. Die
Untersuchungszeit zur Erstellung eines
Bildes beträgt 1–8sec.
Bei einem Multislice oder „Mehrschicht“-CT können durch einen kegelförmigen
Röntgenstrahl
mehrere
Schichten gleichzeitig aufgenommen
werden. Die Detektorleiste trägt mehrere Reihen von Detektorelementen
nebeneinander entsprechend der Anzahl an maximal möglichen gleichzeitig
aufgenommenen Schichten. Nach einer
Rotation drehen Röntgenröhre und
Detektor auch hier wieder auf ihren
Ausgangspunkt zurück. Es werden so
hintereinander immer Pakete von mehreren Schichten aufgenommen, was zu
einer Untersuchungszeit von 1-8sec/
Bildsatz führt.
Spiral-CT
Beim Spiral-CT bewegt sich der Patiententisch kontinuierlich nach vorne während Röntgenröhre und Detektor fortwährend um den Patienten rotieren und
Bilder erzeugen. Es findet kein Stopp
während der Untersuchung mehr statt.
Hier liegt die Untersuchungszeit bei
0,5 – 4 sec/Bildsatz.
Bilderzeugung bei der CT
Die Detektoren wandeln die aufgefangenen Strahlen in elektrische Signale
um und leiten sie an den Computer weiter. Der Computer kann anhand der
unterschiedlichen Signalstärken ermitteln wie röntgendicht das Gewebe an einem bestimmten Punkt des Auftreffens
der Strahlen war. Die Schwächung der
Röntgenstrahlen durch das Objekt er-
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Antje Wigger
a
Abb. 2 Computertomographische 3D Rekonstruktion eines Hundeschädels
b
Abb. 1 a,b CT-Querschnitte vom Kopf eines
gesunden Hundes mit verschiedenen Einstellungen:
1a: Bild im „Knochenfenster“ dargestellt:
Feinstruktur des Knochens (weißer Pfeil) und
der Zähne (gelber Pfeil) sehr differenziert,
Weichteile schlecht zu erkennen.
1b: Bild im „Weichteilfenster“ dargestellt:
Auge (roter Pfeil), Zungenmuskulatur (blauer
Pfeil), gut abgegrenzt. Die Knochenstruktur
erscheint einheitlich weiß (weißer Pfeil).
nommenen Signale von verschiedenen
Geweben optimal für den Betrachter
darstellt. Die optimale Fensterung (Weite und Lage) wurde anhand der Sammlung von Daten bei der Anwendung ermittelt und kann in Büchern nachgelesen werden (Abb. 1a + 1b).
Ein großer Vorteil der CT ist, dass der
Computer aus den empfangenen Signalen neben der üblichen transversalen
(Querschnitt)
Darstellung
weitere
Schnittebenen wie z. B. die Sagittalebene (Längsschnitt), sowie 3D Bilder errechnen kann (Abb. 2).
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Aufgrund der Verwendung von ionisierenden Röntgenstrahlen sind die Gefahren durch die CT dieselben wie
beim Röntgen. Das bedeutet, es müssen die gleichen Schutzmaßnahmen
ergriffen werden, die in der Röntgenverordnung für den Umgang mit
ionisierenden Strahlen vorgeschrieben
sind!
Bauteile und Funktionsweise des MRT
Der zentrale Bestandteil eines Magnetresonanztomographen ist ein Magnet,
der aus einem großen Zylinder mit aufgewickeltem supraleitfähigen Metall
(z. B. Titan) besteht.
Supraleitfähig bedeutet, dass bei Kühlung des Metalls auf eine Temperatur
von -273,16°Celsius kein elektrischer
Widerstand mehr vorhanden ist. Das
hat den Vorteil, dass Strom, der einmal
in dieses System aus Zylinder und
Metall geleitet wird, immer weiter
fließt, d. h. es wird keine weitere Stromzufuhr für den laufenden Betrieb benötigt. Dieser Strom erzeugt mit seinem
kontinuierlichen Fluss durch die Drahtwindungen des Magneten ein Magnetfeld. Der Drahtzylinder aus supraleitfähigem Metall, der mit Stromfluss ein
Magnetfeld erzeugt, wird Hauptspule
genannt. Gekühlt wird diese Baueinheit
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gibt sich aus der Durchlässigkeit, Absorption und Streuung der Strahlen
beim Auftreffen. Je „röntgendichter“ das
durchstrahlte Objekt ist, desto mehr
Strahlen werden im Objekt absorbiert
(Strahlenschwächung) und umso weniger Signale werden an den Rechner
weitergeleitet.
Der Computer ermittelt aus den eingehenden Signalen einen sogenannten relativen Schwächungskoeffizient, der
beschreibt wie stark die Röntgenstrahlen durch den Patienten abgeschwächt
wurden. Der relative Schwächungskoeffizient wird nach seinem Entdecker
Godfrey Hounsfield in Hounsfield Units
(HU) angegeben. Der Computer gibt die
gemessenen HU als Pixel (Bildpunkte)
mit unterschiedlichen Grauwerten von
weiß (Knochen) bis schwarz (Luft) wieder. Der Computer ist in der Lage aus
den empfangenen Signalen ca. 2 000
verschiedene Grauwerte darzustellen,
das menschliche Auge kann dagegen
nur ca. 20 Grautöne unterscheiden. Um
dennoch so viele Strukturen wie möglich für das menschliche Auge optimal
darzustellen bedient man sich eines
elektronischen „Tricks“, der sogenannten „Fenstertechnik“, bei der man am
Computer bestimmte Werte für die Berechnung und Darstellung von Graustufen einstellt.
Bei dieser Technik legt man zunächst
grundsätzlich fest, wie viele Grauwerte
der Computer darstellen soll, z. B. 200
für Weichteilgewebe. Dieser Wert wird
„Fensterbreite“ genannt. Im nächsten
Schritt bestimmt man die sogenannte
„Fensterlage“, die den Mittelpunkt der
Grauwertskala definiert. Bei einer Fensterlage von 40 HU für Weichteilgewebe
zeigt der Computer dann alle Grauwerte, die zwischen -60 HU bis +140 HU liegen. Alles, was einen höheren Schwächungskoeffizient hat wird weiß dargestellt und alles mit einem niedrigeren
wird schwarz dargestellt. Entsprechend
den Einstellungen am Computer erhält
man so z. B. ein „Weichteilfenster“ oder
ein „Knochenfenster“, das die aufge-
eine Spule meist gleichzeitig als Sendeund Empfangsspule.
a
b
Abb. 3 a,b Transversale MRT-Bilder durch das Gehirn von 2 verschiedenen Hunden, Fett und
Flüssigkeit weiß dargestellt. 3a: Normaler Gehirnquerschnitt. Kleine Gehirnwasser-Räume
(roter Pfeil). Graues Gehirngewebe (weißer Pfeil). 3b: Hochgradiger Hydrozephalus internus
(Wasserkopf). Große Gehirnwasser-Räume (roter Pfeil). Gehirngewebe als feiner Saum sichtbar
(weißer Pfeil).
mittels Heliumgas welches sich um die
Drahtspule herum befindet.
Neben dieser Hauptspule finden sich
weitere „Gradientenspulen“ im Gehäuse des MRT, die dazu dienen die Hauptspule durch verschiedene Magnetfelder
zu ergänzen.
Die letzte wichtige Gruppe von Spulen
sind die Sende- und Empfangsspulen,
die ähnlich wie Funkantennen funktionieren. Diese Spulen liegen nicht im Gehäuse, sondern werden an die zu untersuchende Körperregion aufgelegt oder
das Organ (z. B. der Kopf) wird hineingelegt. Sie senden den Hochfrequenzpuls
der für die Signalbildung notwendig ist
und empfangen das vom Körper zurükkgeschickte Signal. Dabei funktioniert
Die MRT macht sich das Phänomen zunutze, dass im Körper vorhandene Wasserstoffatome wie kleine Stabmagneten
funktionieren. Sie sind einfach positiv
geladene Protonen und drehen sich
kontinuierlich um ihre eigene Achse.
Diese Rotation um die eigene Achse
wird als Spin bezeichnet. Bringt man
den Körper in ein äußeres Magnetfeld,
wie in einem Magnetresonaztomographen, richten sich die Wasserstoffatome
entlang dieses Magnetfelds aus.
Um ein Bild zu erhalten wird ein kurzer
elektromagnetischer
HochfrequenzImpuls ähnlich einer Radiowelle von
der Sendespule für eine kurzen Augenblick auf den Körper geleitet. Der Impuls
stört das herrschende Gleichgewicht
und die rotierenden Wasserstoffatome
Tab.1 Eignung verschiedener Verfahren für unterschiedliche Indikationen
Indikation
Röntgen
Gehirn
■
Schädel
■ Frakturen
■ Kiefergelenke
■ Exophthalmus
■ Kopfschiefhaltung
Wirbelsäule
■ Bandscheibenvorfall
■ Cauda equina
■ Tumoren Wirbelsäule
■ Tumoren Rückenmark
■ Traumata
■ Missbildungen
■
Entzündungen
Thorax
■ Lunge
■ Herz
■ Sonstiges (Luft-, Speiseröhre, Lymphknoten, ...)
Abdomen
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Tierarzthelferin
nicht darstellbar
}
nur begrenzt geeignet,
da Überlagerung von vielen
Strukturen
gut (Myelographie)
eingeschränkt
■ eingeschränkt
■ nicht sichtbar
■ u. U. Darstellung von Frakturen
■ knöcherne Missbildungen
teilweise sichtbar
■ eingeschränkt
CT
■
MRT
gut geeignet
■
sehr gut geeignet
sehr gut geeignet
■ sehr gut geeignet
■ sehr gut für äußeren
Gehörgang/Mittelohr
■
■
sehr gut, schneller als MRT
eingeschränkt
■ sehr gut
■ teilweise sichtbar
■ sehr gute Frakturdarstellung
■ knöcherne Missbildungen
} weniger gut beurteilbar
(Knochen nur begrenzt beurteilbar)
■
■
■
■
■
■
■
}
■
gut sichtbar
mäßig bis gut
gut
■
sehr gut
je nach Fragestellung
■ sehr gut
■
■
■
sehr gut
sehr gut geeignet
sehr gut (inkl. Innenohr)
sehr gut
sehr gut
■ eingeschränkt
■ sehr gut
■ sehr gut bei Rückenmarksschäden
■ Missbildungen Nervengewebe
■
■
sehr gut geeignet
sehr gut bereits frühe Stadien
}
■
nicht geeignet
nicht geeignet
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Bilderzeugung beim MRT
Anschrift der Autorin:
Dr. Antje Wigger
Klinik für Kleintiere
Justus-Liebig-Universität Gießen
Frankfurter Straße 126
35392 Gießen
Multiple Choice-Fragen
Es ist jeweils nur eine Antwort richtig!
Frage 1 Worauf basiert die Computertomographie?
H Auf Röntgenstrahlen
S Auf magnetischen Fähigkeiten von
Wasserstoffprotonen
L Auf der Strahlung von Wasserstoffatomen
Frage 2 Der relative Schwächungskoeffizient …
A beschreibt im MRT die Stärke des
Magnetfeldes.
O drückt aus wie stark Röntgenstrahlen
durch den Patienten abgeschwächt
werden.
E ist der in Relation zur Wasser gesetzte
Schwächungskoeffizient.
Frage 7 Welches bildgebende Verfahren
kann eingesetzt werden bei einem plötzlich gelähmten Dackel mit dem Verdacht
auf einen Bandscheibenvorfall?
J Röntgen nach subarachnoidaler Kontrastmittelinjektion (Myelographie)
K Computertomographie
Q Magnetresonanztomographie
I alle drei Verfahren
Frage 8 Welche der folgenden Aussagen
ist korrekt?
M die Abschwächung der Röntgenstrahlen durch Gewebe.
I die Berechnung von 3D Modellen in
der Computertomographie.
U ein elektronisches Hilfsmittel zur Darstellung von unterschiedlichen Geweben in der Computertomographie.
C Die Computertomographie ist ungefährlich für den Patienten.
D Die Computertomographie verwendet keine ionisierenden Strahlen.
E Die Computertomographie birgt
genau dieselben Gefahren wie das
Röntgen.
Frage 4 Der Spin …
Frage 9 Ein 6 Monate alter Labrador
Retriever verliert ständig Urin. Welches
bildgebende Verfahren stellt den gesamten Harnapparat am Besten dar?
Frage 5 Im Magnetfeld geben die Wasserstoffprotonen die aufgenommene
Energie wieder ab, das nennt man ...
Die große Stärke des MRT ist eine
sehr gute Orts- und Weichteilauflösung
(Weichteildarstellung), welche derzeit
allen übrigen Verfahren überlegen ist.
So kann z. B. zwischen weißer und grauer Hirnsubstanz unterschieden werden
(Abb. 3a, Abb. 3b).
G zeichnet sich durch eine exzellente
Darstellung von Knochen aus.
F besitzt eine sehr hohe Orts- und
Weichteilauflösung.
H ist gut geeignet zur Darstellung von
Lungenveränderungen.
Frage 3 Als Fenstertechnik bezeichnet
man:
X beschreibt die Ladung des Wasser
stoffprotons.
Z bezeichnet in der Computertomographie ein elektronisches Hilfsmittel zur
Darstellung von dreidimensionalen
Geweben.
N bedeutet die Rotation des Wasserstoffatoms um die eigene Achse.
Welches Verfahren für
welche Diagnose?
Frage 6 Welche der folgenden Aussagen
ist korrekt? Die Magnetresonanztomographie ...
W Präzession
S Relaxation
V Gantry
K Röntgen
L Computertomographie
Q Magnetresonanztomographie
Frage 10 Welche der folgenden bildgebenden Verfahren sind optimal geeignet
für die Suche nach Lungenmetastasen
bei einem Hund mit Mammatumoren?
K Computertomographie und
Ultraschall
D Röntgen und Computertomographie
E Computertomographie und Magnetresonanztomographie
Antwort
■■■■■■■■■■
Antworten: 1a,2b,3c,4c,5b,6b,7d,8c,9b,10b.Lösungswort: Hounsfield
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Eine weitere Domäne des MRT ist z.B.
die Diagnostik von Kreuzbandrissen
und Sehnenveränderungen.
Zum Vergleich der unterschiedlichen
Indikationen dient der Überblick in Tabelle 1.
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(Spins) nehmen Energie auf. Das Signal
zur Bilderzeugung entsteht wenn diese
Energie von den Spins wieder abgegeben wird, dabei spricht man von Relaxation, d. h. das System entspannt sich
wieder. Die Spins tauschen ihre Energie
untereinander aus und geben sie an die
Umgebung ab. Die bei der Relaxation
abgegebene Energie wird ähnlich einer
„Radiowelle“ von der Empfangsspule
aufgenommen und an einen Computer
weitergeleitet.
Der Computer berechnet aus den empfangenen „Radiowellen“, von welchem
Gewebe das Signal kommt und wie
stark es ist. Daraus erstellt er ein Bild,
das in Form von unterschiedlich grauen
Pixeln auf einem Monitor gezeigt wird,
wobei der Grauwert des Pixels von der
Stärke des gesendeten Signals abhängt.
Beim MRT müssen alle zu untersuchenden Ebenen und alle Lagerungen einzeln aufgenommen werden. Anders als
beim CT ist der Computer nicht in der
Lage, aus einer Schnittebene weitere
Darstellungen zu errechnen. Das erklärt
auch warum eine MRT-Untersuchung
länger dauert als eine CT-Untersuchung.
Die MRT an sich ist für den Menschen
nicht gefährlich, doch durch den Magnetismus können schwere Unfälle entstehen! Die häufigste Unfallursache ist
der Geschoßeffekt durch magnetische
Gegenstände: durch das Anziehen von
Metall werden Objekte durch das Magnetfeld des MRT so beschleunigt, dass
sie wie ein Geschoß durch den Raum
fliegen und Verletzungen und Schäden
verursachen können.