Computertomographie

Computertomographie
Computertomographie
Computertomographie
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Konventionelle Röntgenmethoden
Ultraschall / Dopplersonographie
Magnetresonanztomographie
Computertomographie
Angiographie
Nuklearmedizinische Methoden
2
Computertomographie
Radiographie
Ziel
• Computertomographie
• Dental-CT
• Digitale Volumentomographie
Vorlesung Zahnmedizin 14. Juni 2011
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Computertomographie
CT - Diagnostik
Computertomographie
Definition
- Schichtuntersuchung mit Röntgenstrahlen
- MdW bei Beurteilung des Skelettsystems (ossäre Strukturen)
- Vorteil: überlagerungsfreie Darstellung
Computertomographie
CT-Aufbau
1- Gantry =
Röhre+Kühlsystem+Hochspannungsgenerator+
Röhre+Kühlsystem+Hochspannungsgenerator+
Detektorenkranz
Detektorenkranz
2- Computersystem mit Nachverarbeitung
3- beweglicher Untersuchungstisch
Röhre und Detektoren bewegen sich um den Patienten auf Kreisbahn
Bei jeder Umdrehung wird der Körper durch einen fächerförmigen
Röntgenstrahl aus unterschiedlichen Winkeln abgetastet
Messungen der Röntgenschwächung werden von den Detektoren als
elektrisches Signal umgesetzt (Projektionen)
Computertomographie
CT-Prinzip
Röntgenröhre und Detektorsystem:
Röhre und Detektor rotieren in gleichsinniger Bewegung um
die Patientenlängsachse (Kreisbahn). Die Röhre erzeugt einen
Fächerstrahl, das Detektorsystem ist zeilenartig aufgebaut.
Kontinuierliche Durchstrahlung einer axialen „Schicht“
während der Rotation; Abtastvorgang wird im Abstand von 1°
Rotation um die Patientenlängsachse ausgelöst.
Schichtdicke wird durch die Kollimation (Einblendung) des
Röntgenstrahlfächers bestimmt (typisch zw. 1-10mm)
Computertomographie
CT-Generationen I-IV
I - Einzelschicht-CT
Patient wird in einzelnen Schichten untersucht, d.h. nach jeder Rotation wird
der Tisch mit dem Patienten um wenige Millimeter weitergefahren u. dort die
nächste Schicht abgetastet
Ia- konventionelles/sequenzielles CT
Ib- Serio-CT selbe Position beibehalten (zB. Dynamische CT)
Computertomographie
II - Spiral-CT
Beim Spiral-CT findet eine spiralförmige Abtastung des gesamten
Scanvolumens während einer kontinuierlichen Röhren-Detektorrotation
Röhren-Detektorrotation und
und
gleichzeitiger kontinuierlicher Tischbewegung kopf- oder fußwärts statt.
Patiententisch wird kontinuierlich bei ständiger Strahlung durch die Trommel
bewegt. Zusammenhängender Datensatz, der Informationen über die
Zusammensetzung des Körpers in Form einer Spirale enthält.
Computertomographie
II - Spiral-CT - Vorteile
•schneller durch kontinuierliche Tischbewegung
•Möglichkeit zur Untersuchung größerer Körperregionen in
mehreren Kontrastmittelphasen.
•ganzes Volumen erfaßbar
(z.B. der gesamte Thorax in einer Atemanhaltephase)
•kleinere Schichtdicken
•überlappende Schichtrekonstruktionen möglich
•es entsteht ein annähernd 3-dimensionaler Datensatz
•sichere Erfassung kleinerer Läsionen
Computertomographie
III - Mehrschicht-Spiral-CT
MS-CT
Multislice-CT
4/8/16/32/64/128/300
Schneller
Höhere Auflösung
Rotationszeiten <0,5 Sekunden
Computertomographie
Vorteil MS-CT
•schneller durch breiteren Fächerstrahl und gleichzeitige Datenerfassung
über mehrere Detektorzeilen (z.Zt. meist 4 Zeilen, bis 64 u. mehr möglich)
•dünne Schichten, aber hoher Datenanfall und hoher Rechenaufwand
•hohe Auflösung in Patientenlängsachse;
•damit entstehen annähernd isotrope Voxel (3D Bildpunkte)
•mit annähernd gleicher Auflösung in allen Raumrichtungen.
•Ideale Grundlage für 2D- und 3D-Rekonstruktionen
•Möglichkeit der EKG-Triggerung zur Herzuntersuchung
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SSCT direkt coronar
MSCT coronar rekonstruiert
Lagerung:
SSCT - prone, Kopf überstreckt - direkte koronale Bildgebung
MSCT - supine, Kinn angezogen - sekundäre koronare Reko
Gantry:
Schichtdicke:
Dosis:
Reko:
parallel zum harten Gaumen
OMC 1,5-3mm, sonst 5mm
120kV, 30-80mAs
axial u. coronal; Fenster W 2000-4000, C 200-400
Computertomographie
– Vorteile MS-CT
– schneller– weniger Bewegungsartefakte, keine Sedierung
– Isovoxel – bessere Multiplanare Rekonstruktionen, 3D-Darstellung
– Strahlendosismanagement –
automatische Dosisanpassung,
–
Alters-/Gewichts-bezogene
Kinder-Programme,
–
neue Filter
Computertomographie
Vorteil MS-CT
– schnellerweniger Bewegungsartefakte, keine Sedierung
– Isovoxel bessere Multiplanare Rekonstruktionen, 3D-Darstellung
– Verbesserter i.v. Kontrastmitteleffekt
Weniger KM nötig für Angio-CT, Mehrphasen-CT
– Strahlendosismanagement automatische Dosisanpassung,
–
Alters-/Gewichts-bezogene
Kinder-Programme,
–
neue Filter
Computertomographie
IV - Dual-Source-MS-Spiral-CT
MS-CT mit zwei Röhren, die mit
unterschiedlicher Spannung (kV) arbeiten
Computertomographie
Grundbegriffe
Scanzeit -
je länger, umso mehr (Bewegungs-)unschärfe (z.B.
Atmung, Pulsation, Darmperistaltik, Patientenbewegung)
Schichtdicke -höhere räumliche Auflösung oder bessere Kontrastauflösung (z.B. Innenohr - räumlich, Leber - Kontrast)
Pitch-Faktor -Verhältnis zwischen Tischvorschub pro Rotation u.
Schichtdicke; Datenpunkte entsprechen nicht der
Bildebene, sondern werden hin interpoliert; hoher Pitch Dosisreduktion
Partialvolumeneffekte - definierte Schichtdicke erfasst entweder die
gesamte Struktur oder schneidet sie nur an;
Folge: unscharfe Abbildung
Computertomographie
CT Daten-Bildbearbeitung
1. Vorverarbeitung
Korrekturen der Inhomogenität von Dosisemission, Aufhärtung des
Röntgenstrahls, von Fehlern durch Lücken zwischen den Detektoren
2. Faltung negative Korrekturwerte gegen „verschmieren“ von Objektgrenzen
3. Rückprojektion
Rückübertragung gefalteter Daten in eine zweidimensionale Matrix, die
eine Schichtebene des Patienten repräsentiert; erfolgt rechnerisch für
jedes einzelne Schwächungsprofil
4. Bildmatrix
„Schachbrett“; typisch 512x512 oder 1024x1024 picture elements = Pixel
aus der Rückprojektion resultieren für jedes einzelne Pixel genaue
Dichtewerte, die in Grautönen dargestellt werden
¾
Je dichter desto heller
Computertomographie
Grundbegriffe
Densitometrie - Dichtemessung
• Region of interest - ROI (mehrere Voxel) - der Rechner mittelt die
Dichtewerte aller Voxel u. gibt den Mittelwert und Standardabweichung an
• per Definitionem 4096 CT-Grauwerte, die unterschiedliche Dichtewerte
des Gewebes in Hounsfield-Einheiten repräsentieren; willkürlich ist der
Dichtewert von Wasser 0 HE gesetzt;
Monitor - 256 Graustufen
•
Luft -1000 HE
Auge - 20 - 50 Grautöne
Computertomographie
Wasser 0 HE, Luft -1000 HE, Fett -100 HE
Muskel ca. 45 HE, Blut ca. 65 HE, Spongiosa ca. 150 HE, Kompakta ca. 250 HE
Computertomographie
CT = Densitometrie
Region of interest - ROI (mehrere Voxel) - der Rechner mittelt die
Dichtewerte aller Voxel u. gibt den Mittelwert und Standardabweichung an
Per Definitionem 4096 CT-Grauwerte, die unterschiedliche Dichtewerte
des Gewebes in Hounsfield-Einheiten repräsentieren; willkürlich ist der
Wasser
Luft
0 HE gesetzt
- 1000 HE
Wasser 0 HE, Luft -1000 HE, Fett -100 HE
Muskel ca. 45 HE, Blut ca. 65 HE, Spongiosa ca. 150 HE, Kompakta ca. 250 HE
Computertomographie
CT = Densitometrie
Region of interest - ROI (mehrere Voxel) - der Rechner mittelt die
Dichtewerte aller Voxel u. gibt den Mittelwert und Standardabweichung an
Per Definitionem 4096 CT-Grauwerte, die unterschiedliche Dichtewerte
des Gewebes in Hounsfield-Einheiten repräsentieren; willkürlich ist der
Wasser
Luft
Monitor - 256 Graustufen
0 HE gesetzt
- 1000 HE
Auge - 20 - 50 Grautöne
mittlerer Dichtewert des Fensters (Fenstermitte) möglichst nahe an
den Dichtebereich des zu untersuchenden Gewebes (z.B. Lunge niedrige
HE) - die Fensterbreite steuert den Kontrast des Bildes (je geringer,
umso stärker wird die Kontrastierung, da sich 20-50 Grautöne auf kleinen
Dichtebereich verteilen)
Computertomographie
„Fenstern“
=
-Messdaten akquiriert,
-anschließend Darstellung
A- „Weichteilfenster“
- Fenstermitte 50 HE, Gesamtbreite 350 HE
Darstellung von Dichtewerten -125 bis +225 HE
B- „Lungenfenster“
- Fenstermitte - 200 HE, Breite 2000 HE
C- „Hirnfenster“
- Mitte 35 HE, Breite 80-100 HE
D- „Knochenfenster“
- Mitte 300 HE, Breite 1500 HE
Computertomographie
Bildqualität
abhängig von:
- Strahlendosis
- Zahl der Projektionen
- Schichtdicke
- Faltungskern
- Organbezogene Fenstereinstellung
- Dauer der Meßzeit
Computertomographie
Hinweise zur Untersuchungstechnik
1. Lagerung u. Einstellung - Meßfeld
Meßfeld muss
muss dem
dem zu
zu untersuchenden
untersuchenden Körperquerschnitt
Körperquerschnitt
angepasst
angepasst werden
werden
2. Aufnahmeparameter - Spannung
Spannung ca.
ca. 125
125 kV
kV (85
(85 -- 140
140 kV).
kV). Strom-Zeit-Produkt
Strom-Zeit-Produkt (mAs)
(mAs) ist
ist
abhängig
abhängig vom
vom Untersuchungsobjekt
Untersuchungsobjekt u.
u. dem
dem diagnostisch
diagnostisch tolerablen
tolerablen Rauschen
Rauschen (zwischen
(zwischen 60
60 u.
u.
600
600 mAs).
mAs). mAs-Produkt
mAs-Produkt ist
ist möglichst
möglichst niedrig
niedrig zu
zu wählen.
wählen.
3. Strahlendosis - wird
wird frei
frei in
in Luft
Luft in
in der
der Drehachse
Drehachse des
des Systems
Systems bei
bei allen
allen verwendeten
verwendeten Spannungen,
Spannungen,
Filterwerten,
Filterwerten, Schichtdicken
Schichtdicken gemessen
gemessen
4. Schichtgeometrie - Dicke
Dicke zwischen<1mm
zwischen<1mm u.
u. 10mm;
10mm; Schichtanzahl;
Schichtanzahl; Schichtorientierung
Schichtorientierung
5. Bilddarstellung - aus
aus Meßwerten
Meßwerten rekonstruiertes
rekonstruiertes CT-Bild
CT-Bild wird
wird in
in zweidimensionaler
zweidimensionaler Matrix
Matrix von
von CTCTWerten
Werten (Matrix
(Matrix bis
bis 1024²)
1024²) dargestellt.
dargestellt. Im
Im Monitorbild
Monitorbild werden
werden diesen
diesen Werten
Werten Grautöne
Grautöne
zugeordnet.
zugeordnet. Rekonstruktion
Rekonstruktion mit
mit Faltungskernen.
Faltungskernen. Zoom,
Zoom, Dichtemessung,
Dichtemessung, ...
...
6. Fenstertechnik - +3000
+3000 bis
bis -1000
-1000 HE
HE in
in 10
10 -- 30
30 Graustufen,
Graustufen, Fensterbreite
Fensterbreite u.
u. Fenstermitte
Fenstermitte
7. Bilddokumentation
8. Artefakte - veränderte
veränderte Muster
Muster oder
oder nicht
nicht stochastische
stochastische Störungen
Störungen im
im rekonstruierten
rekonstruierten Bild,
Bild, die
die im
im
Objekt
Objekt nicht
nicht vorhanden
vorhanden sind
sind
9. Quantitative CT
Computertomographie
Untersuchungstechnik
0. Vor der Lagerung und Einstellung
- Anforderungsschein - Indikationsstellung - Fachkunde
- Aufklärungsschein
- Kreatinin, Schilddrüsenwerte (bei i.v. KM-Gabe nötig)
- Schwangerschaft ?
- Medikamente
- Herzschrittmacher
Computertomographie
Untersuchungstechnik
1. Lagerung und Einstellung
- Rückenlagerung
ist Standard
- Bauch-/Seitenlagerung bei Punktion
- Arme über dem Kopf
- Strahlenschutz, Gonadenschutz
- i.v. Kontrastmittel ? Ggf. Zugang venös
- EKG-Triggerung nötig ?
- Atemkommando ? Üben
Computertomographie
- CT-Planungstopogramm
vor der eigentlichen Untersuchung
Bildorientierung, Schichtebene, Anzahl der Scans
Kippung der Gantry (+/-30°)
Computertomographie
Untersuchungstechnik
2. Scanparameter
- Rückenlage
- Gantry parallel zum harten Gaumen
axiales Mittelgesichts-CT als Spiral-CT
= Standard
Lückenlose Erfassung des Datensatzes
gestattet MPR u. 3D
Computertomographie
Untersuchungstechnik
3. Kontrastmittelapplikation
- i.v.
Kontrastmittelgabe durch Arzt bei Abklärung von Raumforderung oder
Entzündung
- Hochdruckinjektor
(Bolusgeschwindigkeit zwischen 1,5 bis 4 ml/s)
KM: jodhaltig, nichtionisch, wasserlöslich
Computertomographie
Beurteilung Spiral-CT
- Ossäre Strukturen
- Weichteilprozesse
- Kontrastmittelverhalten (Aufnahme = Enhancement)
- Spezialdarstellungen:
-Multiplanarrekonstruktion, 3D
- CT-Angiographie: im schnellen Spiralmodus werden die
gesichtsversorgenden Arterien dargestellt (ACC, ACE, ACI)
- Dentalsoftware: Panoramaaufnahmen
Computertomographie
Indikationen Spiral-CT
- Trauma
- Entzündung
- Tumore der Gesichtsregion
-V.a. Zungengrund, Mundboden, Pharynx
- Knochenarrosion
- Anomalien
- OP-Planung (osteoplast. Defektdeckung)
Computertomographie
Computertomographie
Dental-CT
Computertomographie
Indikationen Dental-CT
Parodontitis
Entzündung durchbrechender bzw. tlw. durchgebrochener Zahn
Wurzelresorption u. Taschenbildung in Region Nachbarzahn
gutartige Tumore, z.B.: Osteome, Osteoblastome, Fibrome,…
bösartige Tumore, z.B.: Karzinome, Sarkome…
Lagebeziehung retinierter Zähne zur Nachbarschaft
Im Rahmen von kieferorthopädischer Behandlung
Vorbereitung zur Zahnimplantation
Computertomographie
Durchführung Dental-CT
Durchführung der Dental-CT
- Rückenlagerung
- Kopffixierung
- Aufbiß - weicher Gegenstand
- Kopfplatzierung m.H. Lichtvisier
- Topogramm
- Keine Gantry-Kippung
- Orientierung axial
- Unterkiefer parallel zum Corpus mandibulae
- Oberkiefer parallel zum Alveolarkamm
Computertomographie
Auswertung Dental-CT
eingezeichnete Schichten der paraaxialen Rekonstruktionen
Grundlage sind Panoramaschichten; 50 - 70; Schichtdicke von 2mm
Paraxial - View
Computertomographie
Auswertung Dental-CT
eingezeichnete Schichten der paraaxialen Rekonstruktionen
Grundlage sind Panoramaschichten; 50 - 70; Schichtdicke von 2mm
Paraxial - View
Computertomographie
Auswertung Dental-CT
Linien zur panoramaartigen Reformatierung
Grundlage sind 7 Punkte am Ober- u. 9 Punkte am Unterkiefer; 2 mm dick
Panorama - View
Computertomographie
v
Panorama - View
Computertomographie
Strahlenbelastung Dental-CT
Dosis Dental-CT entspricht ca. 2,2-fach Zahnstatus
- Augenlinse
-Orbitadosis beim
-Oribtadosis beim
-Linsenbelastung beim
Kataraktgrenze 200mGy
OPG
D-CT
D-CT
0,06 - 0,2mGy
0,2 mGy Spiral-modus 2,1mGy Einzelschnitt
also bei 0,1% der Kataraktgrenze
- Schilddrüse
-OPG
-D-CT
-Schilddrüsenschutz
0,01 mGy
0,16 mGy Spiral-modus, 4,2mGy Einzelschnitt
reduziert um ca. 12-38%
- Haut, Schleimhaut, Parotis, Submandibularis, Knochenmark
-Haut Einzelschicht bis 72,7mGy; Spiral-modus bis 3,3mGy
Computertomographie
Wertung Dental-CT
-Indikationen
osteointegrierte Dentalimplantate
Abklärung von Zysten und Tumoren
Traumatologie
-Vorteile
Abgrenzung der knöchernen Anatomie
standardisiert durchführbar
-Nachteil
Weichteile nicht zu beurteilen
Computertomographie
Digitale Volumentomographie
DVT
Computertomographie
Definition
Erfassung des Volumens des aufzunehmenden
Bereichs durch ein kegelförmiges Strahlenbündel
engl.: cone beam CT
Computertomographie
Indikationen
Darstellung verlagerter oder retinierter Zähne in Bezug zur
Nachbarschaft
Darstellung von knöchernen Defekten
verursacht durch Zysten, Tumore,
Chronisch-entzündliche Prozesse
Planung in der Implantologie
Computertomographie
Funktionselemente
Röntgenröhre mit Generator
Bewegung 360° um Patienten;
Abstände von 1°; Zylinder-Volumen 15x10cm
Bilderverstärkerröhre (Image Intensifier)
CCD-Kamera (512 Matrix)
Steuerrechner mit Auswertesoftware
Gefilterte Rückprojektion Erzeugung axialer Schnitte
Axiale Schichtstärken von 0,3; 1; 2 mm rekonstruiert
Zeitbedarf für die Reko Ober- u. Unterkiefer 15 min
Computertomographie
Ablauf
Lichtvisiereinstellung u. Korrektur der Patientenposition mit
Hilfe des bewegten Stuhls
Automatik bestimmt bei Prescan Aufnahmeparameter (mA)
Röntgenaufnahme - alle 0,2 s
Computertomographie
Radiographie
Zusammenfassung
Computertomographie - Radiologe
Dental-CT - Radiologe/Zahnarzt
Digitale Volumentomographie - Zahnarzt