Computertomographie-Bildgebung

Die Computertomographie (CT) rekonstruiert Schnittbilder des Körpers aus vielen Röntgenprojektionen, die um den Patienten herum aufgenommen werden. Durch die Bestimmung der Abschwächung an jedem Punkt in einer Schicht überwindet die CT die Überlagerung der Projektionsradiographie und stellt die Anatomie als tomographische Schnitte dar, wobei die Abschwächung auf der Hounsfield-Skala ausgedrückt wird. Sie ist ein wichtiges Werkzeug für die Schnittbildgebung der Anatomie.

Definition

Die Computertomographie ist eine Schnittbildtechnik, die eine Karte der Röntgenabschwächung innerhalb einer Körperschicht aus Projektionen, die unter vielen Winkeln aufgenommen wurden, rekonstruiert und die Abschwächung in Hounsfield-Einheiten relativ zu Wasser ausdrückt.

Scope

Das Thema behandelt das Prinzip der Rekonstruktion der Abschwächung aus mehreren Winkelprojektionen, die Hounsfield-Einheitenskala zur Quantifizierung der Gewebeabschwächung, die Entwicklung von der Einzelschicht- zur Spiral- und Mehrdetektor-Akquisition sowie die Überlegungen zur Strahlendosis, die mit einer ionisierenden Strahlungsmodalität einhergehen. Es ist ein Nachschlagewerk darüber, wie die CT anatomische Bilder erzeugt, und keine klinische Leitlinie.

Core questions

• Wie werden Schnittbilder der Abschwächung aus Winkelprojektionen rekonstruiert?
• Was stellt die Hounsfield-Einheitenskala dar und wie hängt sie mit dem Gewebetyp zusammen?
• Wie haben die helikale und Mehrdetektor-Akquisition die Geschwindigkeit und Abdeckung der CT verändert?
• Wie wird die Strahlendosis in der CT gegen die Bildqualität abgewogen?

Key concepts

• Tomographische Rekonstruktion aus Projektionen
• Hounsfield-Einheit (CT-Zahl) Skala
• Fensterung von Abschwächungswerten
• Helikale und Mehrdetektor-Akquisition
• Isotrope Voxel und multiplanare Reformatierung
• Strahlendosis und Dosisoptimierung

Mechanisms

Eine Röntgenröhre und ein Detektorarray rotieren um den Patienten und erfassen Transmissionsmessungen unter vielen Winkeln; ein Rekonstruktionsalgorithmus löst diese Projektionen nach dem Abschwächungskoeffizienten an jedem Punkt in der Schicht auf, wodurch ein überlagerungsfreies Schnittbild entsteht (Hounsfield, 1973). Die Abschwächungswerte werden auf die Hounsfield-Skala normiert, wobei Wasser als 0 und Luft als ungefähr -1000 definiert ist, was eine Gewebecharakterisierung mittels CT-Zahl ermöglicht. Die Fensterung bildet einen gewählten Bereich dieser Werte auf Graustufen ab. Die spiralförmige (helikale) und Mehrdetektor-Akquisition ermöglicht es dem Scanner, Volumina schnell zu erfassen und nahezu isotrope Voxel zu erzeugen, die für die multiplanare und dreidimensionale Reformatierung geeignet sind. Die physikalischen und technischen Grundlagen sind in Standardwerken detailliert beschrieben (Bushberg et al., 2012).

Clinical relevance

Die CT liefert hochauflösende Schnittbilder der Skelett-, Thorax-, Abdominal- und Gefäßanatomie, und eine standardisierte deskriptive Terminologie unterstützt ihre konsistente Befundung (Hansell et al., 2008). Die ersten klinischen Demonstrationen belegten ihren anatomischen Wert (Ambrose, 1973). Dieser Eintrag beschreibt, wie die CT die Anatomie darstellt, und ist keine Grundlage für individuelle diagnostische oder therapeutische Entscheidungen.

Epidemiology

Die CT liefert wesentlich höhere Strahlendosen als die konventionelle Radiographie und ist in vielen Populationen zu einem wichtigen und zunehmenden Faktor für die medizinische Strahlenexposition geworden, was eine sorgfältige Rechtfertigung und Dosisoptimierung motiviert (Brenner & Hall, 2007).

History

Die Computertomographie wurde von Godfrey Hounsfield eingeführt, der das System 1973 beschrieb, wobei die mathematischen Grundlagen unabhängig von Allan Cormack entwickelt wurden; James Ambrose berichtete im selben Jahr über die ersten klinischen Anwendungen (Hounsfield, 1973; Ambrose, 1973). Hounsfield und Cormack teilten sich 1979 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Modalität entwickelte sich über Einzelschicht-, Spiral- und Mehrdetektor-Designs weiter, wodurch Geschwindigkeit, Abdeckung und Rekonstruktionsflexibilität schrittweise erhöht wurden.

Key figures

• Godfrey Hounsfield
• Allan Cormack
• James Ambrose

Seminal works

• hounsfield-1973
• ambrose-1973

Frequently asked questions

Was ist eine Hounsfield-Einheit?

Eine Hounsfield-Einheit ist das normierte Maß für die Röntgenabschwächung, das in der CT verwendet wird, wobei Wasser auf 0 und Luft auf etwa -1000 festgelegt ist; verschiedene Gewebe nehmen charakteristische Bereiche ein, was hilft, sie im Bild zu identifizieren.

Wie unterscheidet sich die CT von einer konventionellen Röntgenaufnahme?

Eine Röntgenaufnahme ist eine einzelne Projektion, bei der Strukturen überlagert sind, während die CT Schnittbilder aus vielen Projektionen rekonstruiert, wodurch Überlagerungen entfernt und die Messung der Abschwächung an jedem Punkt ermöglicht wird.