8. Röntgen-Diagnostik

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1 8. Röntgen-Diagnostik In der Medizin dient das Röntgen zur Feststellung von Anomalien im Körper, die im Zusammenhang mit Symptomen, sonstigen Anzeichen und eventuell weiteren Untersuchungen eine Diagnose ermöglichen. Die unterschiedlich dichten Gewebe des Körpers absorbieren die Röntgenstrahlen unterschiedlich stark, so dass man eine Abbildung des Körperinneren erreicht (Verschattung, Aufhellung). Foto von Fr. Röntgens Hand mit Zirkel und Münze Röntgen im Schuhgeschäft der 50er Jahre. Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 107

2 Die klassische Anwendung erfolgt bei Verdacht auf Knochenbruch: Zeigt das Röntgenbild eine Unterbrechung der Kontinuität des Knochens, ist der Verdacht auf einen Knochenbruch bestätigt. Für unterschiedliche Bereiche des Körpers werden unterschiedliche Strahlenqualitäten benötigt, um unterschiedlich dichte Gewebe, wie z. B. Fettgewebe oder Knochen zu durchdringen. In der Röntgendiagnostik spricht man von weicher und harter Strahlung. Ausschlaggebend ist die Spannung in Kilovolt (kv), die der Röntgenröhre zugeführt wird. Je nach dem abzubildenden Körperbereich bzw. der gewünschten Bildaussage wird die Röhrenspannung zwischen etwa kv bei der Mammografie und etwa 38 und 120 kv bei den übrigen Körperregionen gewählt. Je weicher die Strahlung (niedrige kv-werte an der Anode = Rö-Quelle), umso größerer der Anteil der Strahlung, der vom Gewebe absorbiert wird. Bei sehr weicher Strahlung werden auch feinste Gewebeunterschiede auf dem Röntgenfilm sichtbar gemacht. Dies ist der Fall bei der Mammografie, jedoch ist die Strahlenbelastung des durchstrahlten Gewebes dabei relativ hoch. Einige Ärzte vermuten, dass die Entstehung von Brustkrebs durch diese Form der Vorsorgeuntersuchung begünstigt wird. Harte Strahlung (über 100 kv) durchdringt Gewebe und Materialien (Gips und sogar Bleischürzen von geringerer Dicke) wesentlich leichter. Kontrastunterschiede werden stark abgemildert, wie z.b. bei Lungenaufnahmen (120kV), bei denen sonst im Bereich der Rippen keine Beurteilung der Lungenstruktur möglich wäre. Klassisches Röntgen ist statisch. Um Funktionsstörungen darstellen zu können, werden Kontrastmittel eingesetzt. Beispiele: Urologie, Gastroenterologie. Aktuelle Röntgengeräte arbeiten mit Sensor statt Film! Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 108

3 Hautdosis Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 109

4 Energiedosis für Keimdrüsen und Knochenmark Alle in diesem Kapitel genannten Dosiswerte sind überholt. Inzwischen werden keine Röntgen-Filme mehr eingesetzt, sondern die zweidimensionale Intensitätsverteilung wird online zur Datenakquisition digitalisiert und gespeichert (CCD-Sensor statt Film). Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 110

5 Gonadendosis (Stand: 80er Jahre, vgl. Frauen und Männer) Abb. Gonadendosis [mrem] (100 mrem = 1 msv) bei verschiedenen Röntgendiagnostischen Untersuchungsverfahren, getrennt für Frauen und Männer. Tabelle: Mittlere Energiedosis [mgy] bei verschiedenen diagnostischen Untersuchungsverfahren mit digitalem Röntgen (Sensor statt Film) Dosis im Dosis an den Keimdrüsen Zielgebiet der Frau des Mannes Lungenaufnahme 0,05 0,5 0,001 0,06 0,0004 0,02 Magenuntersuchung 0,5 16 0,1 5 0,06 1 Unterschenkelaufnahme < 0,2 0,0001 0,1 0,006 0,1 Oberschenkelaufnahme 0,05 0,5 0,01 0,35 0,3 8,3 Beckenaufnahme 0,3 3 1,6 4 1,9 11 Gallenuntersuchung 0,5 5 0,05 3 0,006 0,1 Schädelaufnahme 0,2 0,9 0,0005 0,1 0,002 0,1 Zahnaufnahme (mit Bleischürze) 5 0, ,00004 Dickdarmuntersuchung ,1 30 0,4 8 Mammographie 30 0,0001 0,1./. Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 111

6 Computer-Tomografie (CT) Die rotierende Röntgen-Röhre ermöglicht die Aufnahme von Schnittbildern sowie 3-dim. Bildern. Der Patient wird durch die Röhre gefahren. Derweil kreist die Röntgen-Röhre um den Patienten. Die Datenaufnahme kann wenigen Minuten bis zu einer halben Stunde dauern. Besonders gut zu sehen sind Knochen und Weichteilgewebe. Vorteilhaft ist die hohe Auflösung. Anwendungen: Diagnose von Knochenbrüchen; Durchleuchtung der Gefäße, Kontrolle des Blutflusses mit Kontrastmitteln; Krebsknoten ab ca. 3 mm Größe (Aussage ob gut- oder bösartig nach Gewebeentnahme möglich). Rechts: CT des Bauchraums mit Kontrastmittel Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 112

7 Magnet-Resonanz-Tomografie (MRT) Die physikalische Grundlage der Magnetresonanztomographie (MRT) ist die Kernspinresonanz. Hier nutzt man die Tatsache, dass die Atomkerne von Wasserstoff einen Eigendrehimpuls (Spin) und ein magnetisches Dipolmoment besitzen. Wasserstoffkerne der körpereigenen Moleküle (z.b. H 2 O) werden durch ein starkes Magnetfeld sowie Radiowellen zur Präzision angeregt. Wird ein solcher Kern in ein statisches magnetisches Feld gebracht, so ist seine Energie am niedrigsten, wenn das magnetische Dipolmoment parallel zum Feldvektor der Flussdichte ausgerichtet ist. Auf alle anderen Atomkerne wirkt ein Drehmoment, das die Richtung des magnetischen Moments in die Richtung des Magnetfeldes zu drehen versucht. Wegen des Eigendrehimpulses des Atomkerns und der Drehimpulserhaltung resultiert daraus die Präzessionsbewegung. Bei 300 K sind die Dipolmomente durch die thermische Energie der Kerne fast vollständig isotrop ausgerichtet; es gibt nur einen sehr kleinen Überschuss von Atomkernen (entsprechend der Boltzmann-Verteilung), deren Dipolmomente in Richtung des statischen Magnetfeldes ausgerichtet sind. Nur dieser geringe Überschuss bewirkt die außen messbare Magnetisierung M in Richtung des äußeren statischen Feldes. Der magnetische Fluss des rotierenden Dipols induziert in der Messspule eine Wechselspannung. Ihre Frequenz ist die Larmorfrequenz. Das Ziel der MR-Tomographie ist die Erzeugung von Schichtbildern (beliebiger Orientierung) der räumlichen Verteilung der Transversalmagnetisierung. Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 113

8 Häufige Anwendungen sind: Gehirn, Menisken und Kreuzbänder, auch Tumordiagnostik. Vorteil: keine Strahlenbelastung; Nachteil: nicht einsetzbar bei magnetisierbaren Implantaten (Schrittmacher). Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 114

9 PET / CT Vorteil: PET erkennt Areale mit hohem Stoffwechsel, CT garantiert die hohe Ortsauflösung. So können winzige Metastasen lokalisiert werden. Nachteil: relativ hohe Strahlendosis durch die radioaktiven Tracer (4 6 msv) und die Röntgenstrahlung des CTs (2 3 msv). PET ortet zwei 511 kev Photonen Wegen der sehr hohen Kosten ist das Verfahren nur in wenigen Praxen und Kliniken verfügbar. Am besten ist der Nutzen bei Verdacht auf Lungenkrebs belegt. PET-CT ist aber kaum erforscht und bislang nicht etabliert bei Hirn-, Haut-, Brust-, Prostata-, Dickdarm- und Lymphkrebs. Strahlenbiologie Kapitel 8: Röntgen-Diagnostik 115