Physikalische Grundlagen der Röntgentechnik und Sonographie

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1 Physikalische Grundlagen der Röntgentechnik und Sonographie PD Dr. Frank Zöllner Computer Assisted Clinical Medicine Faculty of Medicine Mannheim University of Heidelberg Theodor-Kutzer-Ufer 1-3 D Mannheim, Germany PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 1 I Datum Materialen! Foliensatz: Bücher: Laubenberger & Laubenberger, Technik der medizinischen Radiologie, Deutscher Ärzte-Verlag,1999, ISBN Hartmann, Kahl-Scholz, Vockelmann; Fachwissen MTRA, Springer, 2014, ISBN PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 2 I Datum Seite 1 1

2 Inhalt der Vorlesung! Physikalische Grundlagen Röntgenstrahlen! Eigenschaften von Röntgenstrahlen! Das Röntgengerät! Projektionsgesetze und Bildqualität! Spezielle Röntgenaufnahmetechniken! Sonografie PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 3 I Datum Röntgen Was wissen Sie über das Röntgen? (kurzes Brainstorming) PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 4 I Datum Seite 2 2

3 Röntgenstrahlen - Historie! 1895 von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt! X-Strahlen genannt! erstes Bild von der Hand seiner Frau PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 5 I Datum Röntgenstrahlen - Historie! 1895 von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt! X-Strahlen genannt! erstes Bild von der Hand seiner Frau PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 6 I Datum Seite 3 3

4 Geschichte der Medizinischen Bildgebung Und läßt man der Phantasie weiter die Zügel schießen, stellt man sich vor, daß es gelingen würde, die neue Methode des photographischen Prozesses mit Hilfe der Strahlen aus den Crookeschen Röhren so zu vervollkommnen, daß nur eine Partie der Weichteile des menschlichen Körpers durchsichtig bleibt, eine tiefer liegende Schicht aber auf der Platte fixiert werden kann, so wäre ein unschätzbarer Behelf für die Diagnose zahlloser anderer Krankheitsgruppen als die Knochen gewonnen. Frankfurter Zeitung, 7. Januar 1896 PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 8 I Datum Geschichte der Medizinischen Bildgebung Und läßt man der Phantasie weiter die Zügel schießen, stellt man sich vor, daß es gelingen würde, die neue Methode des photographischen Prozesses mit Hilfe der Strahlen aus den Crookeschen Röhren so zu vervollkommnen, daß nur eine Partie der Weichteile des menschlichen Körpers durchsichtig bleibt, eine tiefer liegende Schicht aber auf der Platte fixiert werden kann, so wäre ein unschätzbarer Behelf für die Diagnose zahlloser anderer Krankheitsgruppen als die Knochen gewonnen. Vision der heutigen Schnittbildverfahren! Frankfurter Zeitung, 7. Januar 1896 PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 9 I Datum Seite 4 4

5 Geschichte der Röntgentechnik Entdeckung der Röntgenstrahlen (W.C. Röntgen) erste Röntgenanlage (Antoine Béclère) erste Angiographie Drehanode Bildverstärker digitale Subtraktionsangiographie Speicherfoliensystem, Digitalisierung Festkörperdektektoren, digitaler Röntgenarbeitsplatz PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 10 I Datum Diagnostische Bildgebung: Milestones 1901 W. C. Röntgen (Germany, ) Entdeckung der Röntgenstrahlung 1952 Felix Bloch (USA, ) Edward M. Purcell (USA, ) Entwicklungen zur Messung der nuklearen Magnetresonanz (NMR) 1979 Allan M. Cormack (USA, ) Godfrey N. Hounsfield (UK, ) Entwicklung der Computer-Tomographie (CT) 1991 Richard R. Ernst (CH, ) Entwicklung der Magnetresonanzspektroskopie (MRS) 2003 Paul C. Lauterbur (USA, ) Peter Mansfield (UK, ) PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 11 I Datum Entwicklung der Magnetresonanztomographie (MRI) Seite 5 5

6 Diagnostic Imaging: Pioneers ROE PET The Making of a Science CT MRI ECR Newsletter 1/2003 PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 12 I Datum Diagnostische Bildgebung: Prinzip Objekt Strahlenquelle Extern Röntgen Ultraschallkopf Hochfrequenzpuls (NMR) intern Radioaktive Substanzen (PET, SPECT) PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 13 I Datum Detektor Extern Film (Röntgen) Ultraschallkopf RF-Spule (NMR) intern RF-Spule Seite 6 6

7 Diagnostische Bildgebung Warum sind gerade bildgebende Verfahren so interessant / haben eine größe Bedeutung? Nicht-invasive Abbildung des Objekts, d.h. ohne das Objekt zu zerstören! PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 14 I Datum Röntgen Bedeutung heute! Nimmt in Deutschland Spitzenplatz ein! etwa 1,3 Röntgenaufnahmen und 2 msv pro Einwohner und Jahr Aber auch andere Anwendungsgebiete:! Materialprüfung! Strukturaufklärung! Archeologie und Geologie/ Mineralogie! Sicherheit! Astronomie PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 15 I Datum Seite 7 7

8 Zusammenfassung! W. C. Röntgen: Entdeckung der Röntgenstrahlung 1895! Röntgenstrahlen durchdringen Gewebe / Material! Startpunkt für bildgebende Verfahren! Diagnostische Bildgebung in der Medizin (Roe, CT, MRT, PET)! nicht-invasive Verfahren PD Dr. Ing Frank G. Zöllner I Folie 16 I Datum Seite 8 8