D15 Morphologisches Bild

Thema

Bildgebende Verfahren ermöglichen die Visualisierung von Körperstrukturen mithilfe verschiedener physikalischer Prinzipien. Daher bieten sie jeweils unterschiedliche Möglichkeiten hinsichtlich Auflösung, Kontrast, Tiefe und Geschwindigkeit.

Radiographie und Computertomographie (CT) nutzen Röntgenstrahlen, deren Intensität beim Durchgang durch Gewebe exponentiell abnimmt, abhängig von dessen Absorptionsvermögen. Die CT gibt diese Absorption in Hounsfield-Einheiten an: Luft liegt bei etwa -1000 Einheiten, Fett bei etwa -100, Wasser bei 0, Weichgewebe zwischen etwa +30 und +60 und Knochenrinde zwischen +700 und +1000. Diese Unterschiede ermöglichen die anatomische Unterscheidung von Geweben unterschiedlicher Dichte.

Die Magnetresonanztomographie (MRT) verwendet keine ionisierende Strahlung. Sie nutzt das Verhalten von Wasserstoffkernen in starken Magnetfeldern, typischerweise zwischen 1,5 und 7 Tesla. Die Kerne rotieren mit einer Larmor-Frequenz, die von der Feldstärke abhängt und bei 1,5 Tesla etwa 63 MHz beträgt. Nach Anwendung von Hochfrequenzimpulsen richten sich die Zellkerne wieder im Magnetfeld aus und verlieren dabei schrittweise ihre Kohärenz durch zwei Prozesse mit für jedes Gewebe unterschiedlichen charakteristischen Zeiten. Die verschiedenen Sequenzen nutzen diese Eigenschaften zur Kontrasterzeugung. So detektieren bestimmte Sequenzen Diffusionsveränderungen im Zusammenhang mit akuter zerebraler Ischämie ab etwa 15 Minuten nach deren Beginn; andere heben demyelinisierende Läsionen hervor, während Gadolinium die Identifizierung von Regionen mit gestörter Blut-Hirn-Schranke ermöglicht.

Ultraschall verwendet Ultraschallimpulse im Frequenzbereich von etwa 1 bis 15 MHz und rekonstruiert das Bild durch Messung der an den Grenzflächen zwischen Geweben mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften entstehenden Echos. Es besteht ein Zielkonflikt zwischen Auflösung und Eindringtiefe: Hohe Frequenzen ermöglichen die Unterscheidung kleinerer Strukturen, dringen aber weniger tief ein, während niedrige Frequenzen größere Tiefen erreichen, jedoch mit geringerer Auflösung. Laut Text lassen sich bei etwa 7,5 MHz Strukturen in der Größenordnung eines Zehntelmillimeters unterscheiden, während höhere Frequenzen nur wenige Zentimeter tief eindringen. Die Doppler-Sonographie nutzt die Frequenzänderung bewegter roter Blutkörperchen zur Messung der Blutflussgeschwindigkeit.

Die Positronen-Emissions-Tomographie in Kombination mit Computertomographie (PET-CT) bezieht metabolische Informationen mit ein. Dabei wird ein modifiziertes, radioaktives Glukosemolekül verabreicht, dessen Aufnahme die Lokalisierung von Geweben mit hohem Glukoseverbrauch ermöglicht. Viele Tumoren weisen eine höhere Aufnahme als das umliegende Gewebe auf. Durch Normalisierung dieser Aufnahme anhand der verabreichten Dosis und des Patientengewichts wird ein Standardwert ermittelt. Laut Text können Werte über etwa 2,5 auf eine Malignität hindeuten, wobei der Schwellenwert vom Tumor und seiner Lage abhängt. Im Rahmen der Lungenkrebs-Stadieneinteilung weist diese Technik laut Text eine Sensitivität von nahezu 90 % für metastasierte Erkrankungen und eine Spezifität von etwa 80 % auf.

Techniken, die Röntgenstrahlen oder radioaktive Substanzen verwenden, führen zu einer Exposition gegenüber ionisierender Strahlung. Ihre Wirkung wird in Sievert angegeben, wobei sowohl die absorbierte Energie und die Art der Strahlung als auch die Empfindlichkeit des Gewebes berücksichtigt werden. Eine Röntgenaufnahme des Brustkorbs erzeugt eine Strahlendosis von etwa 0,1 mSv, eine Computertomographie (CT) des Brustkorbs etwa 7 mSv und eine CT des Abdomens und des Beckens etwa 10 mSv. Da sich die Strahlenbelastung im Laufe des Lebens summiert, ist es in der Radiologie das Ziel, die minimal notwendige Dosis zur Beantwortung der klinischen Fragestellung zu verwenden.

Kurz gesagt: Jedes Verfahren liefert unterschiedliche Informationen. Röntgenaufnahmen und CT-Scans erzeugen Bilder basierend auf der Röntgenstrahlendämpfung und sind besonders nützlich, wenn es auf Schnelligkeit oder eine gute Darstellung dichter Strukturen ankommt. Die Magnetresonanztomographie (MRT) bietet einen hohen Kontrast von Weichteilgewebe ohne ionisierende Strahlung. Ultraschall liefert dynamische Echtzeitbilder und ermöglicht die Untersuchung der Durchblutung. Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) liefert zusätzliche Informationen über die Stoffwechselaktivität.

Die Wahl des Verfahrens hängt daher von der klinischen Fragestellung ab. Durch die Kombination von Anatomie, Gewebeeigenschaften, Durchblutung und Stoffwechsel ermöglichen diese Verfahren die Untersuchung des Körperinneren ohne chirurgische Eingriffe. Dabei wird in jeder Situation die Methode gewählt, die die notwendigen Informationen mit dem geringstmöglichen Risiko für den Patienten liefert.

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