Bildgebende Untersuchungsverfahren

Röntgen und Ultraschall sind die wichtigsten bildgebenden Untersuchungsverfahren. Sie sind heute aus der Medizin nicht mehr wegzudenken. Mit Hilfe der modernen Computertechnik sind diese beiden Verfahren um viele Methoden erweitert worden und es sind neue computerbasierte Bildgebungsverfahren hinzugekommen, von denen die Kernspintomografie die wichtigste ist.

Konventionelle Röntgendiagnostik

Beim konventionellen Röntgen wird ein fotografischer Film benutzt, der durch die Röntgenstrahlen belichtet (d. h. schwarz) wird – dichtes Gewebe wie z. B. Knochen schwächt die Strahlen und zeichnet sich auf einem Film oder einem anderen Speichermedium hell ab. So lassen sich durch konventionelle Röntgen[leer]aufnahmen Knochenbrüche, aber auch viele Lungenerkrankungen oder Größenveränderungen des Herzens nachweisen.

Bei der Tomografie(Schichtaufnahme) werden einzelne Regionen, genauer gesagt Schichten, des Körpers scharf abgebildet, während darüber und darunter liegende Schichten durch die Aufnahmetechnik verwaschen dargestellt werden. Das CT (Computertomografie) hat die konventionelle Tomografie jedoch praktisch verdrängt.

Durchleuchtungen erlauben durch kontinuierliches Röntgen die Beobachtung funktioneller Abläufe, etwa die Bewegungen von Herz und Herzkranzgefäßen oder von Magen und Darm. In der Regel muss dazu ein Röntgenkontrastmittel eingenommen oder gespritzt werden. Die Aussagekraft von Durchleuchtungen kann sehr hoch sein, aufgrund der deutlich höheren Strahlenbelastung sind auch sie weitgehend vom CT verdrängt worden.

Röntgenverfahren mit Kontrastmitteln

Wenn sich die Dichte der für die Untersuchung relevanten Gewebe kaum unterscheidet, setzt man Röntgenkontrastmittel zur verbesserten Darstellung ein:

• Jod oder Barium sind positive Röntgenkontrastmittel. Sie absorbieren die Röntgenstrahlen wie Blei oder Knochen besonders stark und erscheinen im Röntgenbild hell. Sie werden vor allem im Bereich des Magen-Darm-Trakts, der Niere und der Harnwege sowie zur Darstellung von Gefäßen (Angiografie) verwendet.
• Negative Röntgenkontrastmittel wie Luft und Kohlendioxid haben eine sehr niedrige Dichte und erscheinen im Röntgenbild dunkel. Sie können insbesondere die Darstellung des Darms verbessern. Häufig werden sie mit positiven Röntgenkontrastmitteln kombiniert (Kolon-Doppelkontrast).

Je nach Art der Fragestellung wird das Röntgenkontrastmittel entweder geschluckt, durch Sonden oder mittels eines Einlaufs in den Magen-Darm-Trakt eingebracht oder in Gefäße injiziert.

Jodhaltige Kontrastmittel bergen weitere Risiken, da sie bei vorbestehender, aber bislang unbehandelter Schilddrüsenüberfunktion eine thyreotoxische Krise auslösen können. Deshalb werden vor Jodgabe die Schilddrüsenwerte im Blut bestimmt. Schließlich kann es auch zum akuten Nierenversagen bei Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion kommen, weshalb auch der Kreatininwert im Blut vor Kontrastmitteluntersuchungen bestimmt werden muss.

Computertomografie

Das CT (Computertomografie) ist das derzeit am meisten verbreitete digitale Röntgenverfahren. Es ermöglicht, den Körper schichtweise zu röntgen. Der Computer erstellt Querschnittsbilder des Körpers, die durch weitere Berechnungen zu einem räumlichen Bild zusammengesetzt werden können (3-D-Rekonstruktion). Auch das CT wird durch Kontrastmittelgabe oft aussagefähiger.

Während ältere CT-Geräte den Patienten tatsächlich schichtweise röntgen, was lange Untersuchungszeiten erfordert, wird der Patient beim Spiral-CT kontinuierlich durch eine rotierende Röntgenröhre vorgeschoben. Vorteile sind eine kürzere Untersuchungsdauer, eine geringere Strahlenbelastung und weitergehende Möglichkeiten der Nachbearbeitung wie z. B. die Darstellung von schrägen Schnittebenen. Auch dreidimensionale Darstellungen lassen sich so in höherer Qualität gewinnen. Das hochauflösende CT (high-resolution CT, HR-CT) erlaubt durch sehr dünne Schichtführung die Darstellung von Strukturen mit weniger als 1 mm Durchmesser.

Das CT wird routinemäßig bei Erkrankungen des Gehirns vom Schlaganfall bis hin zu Kopfverletzungen sowie bei Tumorverdacht im Brust-, Bauch- und Beckenraum eingesetzt. Inzwischen nutzen praktisch alle medizinischen Fachgebiete das CT.

Problem Strahlenbelastung

Röntgenstrahlen sind energiereiche elektromagnetische Strahlen, die sich im Prinzip wie radioaktive Gammastrahlen verhalten. Röntgenstrahlung kann alle Substanzen in einer Körperzelle schädigen, gefährlich sind vor allem Schäden an der Erbsubstanz, da sie zu Krebs führen können.

Die Gefahr durch Röntgenstrahlen wird aber eher überschätzt, moderne Röntgenverfahren kommen mit relativ wenig Strahlung aus. Die Strahlenbelastung einer Röntgenuntersuchung beim Zahnarzt entspricht in etwa 15 Stunden Arbeit vor einem Computer mit Röhrenbildschirm oder einem zweistündigen Flug; eine Röntgenaufnahme der Lunge entspräche etwa 20 Stunden im Flugzeug. Eine Ausnahme bildet das CT: Ein CT der Beinvenen (Phlebografie) oder des Schädels belastet den Körper etwa zehnmal so stark wie eine Röntgenuntersuchung der Lunge – aber selbst diese Strahlendosis liegt noch unterhalb der natürlichen Strahlenbelastung, der der Mensch auch ohne Strahlenquellen wie z. B. Bildschirmen während eines Jahres ausgesetzt ist.

Kernspintomografie

Die Kernspintomografie (Kernspin, Magnetresonanztomografie, abgekürzt MRT, MR, NMR) ist ein komplexes bildgebendes Verfahren, das ohne Strahlenbelastung auskommt und ebenfalls eine schichtweise Darstellung des Körpers ermöglicht. Beim Kernspin werden die Wasserstoffkerne in den verschiedenen Gewebearten des Patienten (der Arzt spricht von „Geweben“) durch ein starkes Magnetfeld einheitlich ausgerichtet. Nun lassen sie sich mit Radiowellen verschiedener Frequenz gezielt beeinflussen, beim Abschalten der Radiowellen richten sich die Wasserstoffkerne erneut nach dem Magnetfeld aus. Dabei senden die Wasserstoffkerne selbst schwache Radiowellen aus, die ausgewertet werden. Viele Gewebe, die sich im Röntgenbild kaum unterscheiden lassen, wie z. B. Knorpel, Muskeln und Sehnen, sind so darstellbar.

Die Technik ist kompliziert, die Geräte sind auch entsprechend teuer – revolutionär war die Kernspintomografie jedoch deshalb, weil sie in zuvor unvorstellbar präzisen Details die Beurteilung kranker Gewebe möglich gemacht hat. So ließen sich erstmals auch sehr kleine Krankheitsherde, etwa bei der Multiplen Sklerose, sichtbar machen. Kernspin kommt komplett ohne Strahlenbelastung aus, allerdings ist die Untersuchung aufgrund der Lärmbelastung, der räumlichen Enge im Gerät und ihrer Dauer (bis 30 Minuten) für den Patienten recht anstrengend. Erwachsene gewöhnen sich meist an diese Belastung, bei kleineren Kindern ist jedoch häufig eine Vollnarkose oder eine beruhigend einwirkende Begleitperson erforderlich, um aussagefähiges Bildmaterial zu gewinnen.

Der funktionelle Kernspin (fMRT) ist eine Weiterentwicklung des Kernspins, das Stoffwechselaktivitäten im Körper (z. B. im Gehirn) sichtbar macht. Nach einem normalen, hoch auflösenden Kernspin wird der Patient gezielten Reizen ausgesetzt, z. B. vollführt er eine bestimmte Bewegung mehrmals und macht anschließend eine Pause. Dieser Vorgang wird mehrfach wiederholt und ebenfalls gemessen. Die gewonnenen Daten können später in das hochauflösende erste Bild hineinprojiziert werden. Die Untersuchung dauert noch länger als ein normaler Kernspin (bis zu 45 Minuten), bietet für die neurologische bzw. neuropsychologische Diagnostik jedoch einzigartige Möglichkeiten.

Mit derselben Technik lässt sich auch die Bewegung des Bluts im Herzen oder die Luftfüllung der Lunge darstellen.

Nuklearmedizinische Untersuchungsverfahren

Die Nuklearmedizin ist das medizinische Fachgebiet, das sich mit dem Einsatz von radioaktiven Substanzen im Rahmen diagnostischer Maßnahmen sowie der therapeutischen Anwendung radioaktiver Nuklide zur Tumortherapie befasst.

Radioaktive Substanzen (Radionuklide,Radioisotope) sind instabil und wandeln sich im Körper nach statistischen Gesetzmäßigkeiten wieder in nicht-radioaktive Isotope um, wobei sie Strahlen aussenden. Diese können mit speziellen Gammakameras registriert werden. Das Ergebnis ist eine Szintigrafie, die dem Arzt entscheidende Informationen über die regelgerechte Funktion eines Organs liefert. Am häufigsten eingesetzt werden, die:

• Schilddrüsenszintigrafie zur Funktionsbeurteilung der Schilddrüse
• Nierenszintigrafie bei Verdacht auf eine Nierenfunktionsstörung
• Herzszintigrafie zum Nachweis minderdurchbluteter oder sogar abgestorbenerHerzmuskelbezirke.

Betrifft die Untersuchung im gesamten Körper vorkommende Strukturen, beispielsweise Gelenke, spricht man von einer Skelettszintigrafie.

Ultraschall

Beim Ultraschall (Sonografie) werden Schallwellen mit Frequenzen oberhalb des menschlichen Hörbereichs von einem speziellen Schallkopf produziert und impulsförmig oder als Dauerschall ausgesendet. Die beschallten Körpergewebe reflektieren die Schwingungen und produzieren charakteristische Echos, die durch den gleichen Schallkopf wieder aufgefangen werden. Eine aufwendige computertechnische Weiterverarbeitung liefert schließlich das Ultraschallbild.

Beim Ultraschall entsteht keine Strahlenbelastung. Deshalb ist er in der Schwangerschaft das bildgebende Verfahren der Wahl. Er kann ohne Bedenken und beliebig oft eingesetzt werden. Das Verfahren stößt allerdings an Grenzen, wenn zu viel anderes Gewebe zwischen dem Schallkopf und dem zu untersuchenden Organ liegt – z. B. ist eine Ultraschalluntersuchung der Bauchorgane bei stark übergewichtigen Patienten nicht möglich.

Für den Patienten ist der Ultraschall schmerzlos. Das zur Vermeidung von Luftbrücken benutzte Gel ist gut abwaschbar und erzeugt allenfalls einen kurzen Kältereiz. Die Einführung eines speziellen Schallkopfs in Speiseröhre, After oder Scheide ist allerdings für viele Patienten unangenehm und manchmal sogar schmerzhaft.

B-Scan, M-Scan und Doppler

Abhängig von der Art der elektronischen Datenaufbereitung und des verwendeten Schallkopfs werden verschiedene Verfahren der Bildgebung unterschieden:

• Beim B-Scan entsteht das typische zweidimensionale Bild, das jeder Laie mit Ultraschall gleichsetzt. Da der Bildaufbau mit heutigen Geräten sehr schnell erfolgt, können auch Bewegungsabläufe direkt beobachtet werden. Die B-Scan-Sonografie hat sich als Standardverfahren bis hin zur Hausarztpraxis durchgesetzt. Insbesondere im Bauchraum lassen sich viele Krankheitsprozesse so leicht erkennen bzw. ausschließen.
• Beim M-Scan (Time-Motion-Scan) ist die anatomische Darstellung nur eindimensional, die zweite Dimension des Bildes wird zur Darstellung von sehr raschen Bewegungen, z. B. der Herzklappen, eingesetzt.
• Beim Doppler-Verfahren (Doppler) treffen kontinuierlich ausgesendete Ultraschallwellen auf sich bewegende Grenzflächen, wodurch es zu typischen Reflexionen von Wellen kommt. Doppler-Verfahren sind vor allen Dingen für die Gefäßdiagnostik von Bedeutung: So lassen sich rasch und nicht-invasiv die Strömungsverhältnisse in Arterien oder Venen darstellen.
• Die Farbduplexsonografie (farbkodierte Duplexsonografie) ermöglicht die farbliche Darstellung von Blutflussgeschwindigkeit und Blutflussrichtung im Ultraschall. Sie wird eingesetzt bei der Untersuchung von Arterien und Venen.
• Der 3-D-Ultraschall wird routinemäßig allenfalls in der vorgeburtlichen Diagnostik eingesetzt, da der technische Aufwand immer noch hoch ist und diagnostische Fehlschlüsse möglich sind.
• Ebenfalls in der Entwicklung ist noch der intravaskuläre Ultraschall (IVUS). Hier ist durch Mini-Schallköpfe eine detaillierte Darstellung des Gefäßinneren, z. B. der Herzkranzgefäße, möglich.
• Die Endosonografie ist eine Kombination von Ultraschall und Endoskopie. Dabei führt der Arzt den an einem Endoskop befestigten Schallkopf in den Magen-Darm-Trakt ein.
• Die Elastografie untersucht, wie dehnbar und elastisch ein Gewebe ist. Sie spielt in der Krebsdiagnostik eine Rolle, da sie gutartiges Tumorgewebe von bösartigem zu unterscheiden hilft. Der Grund: Gutartiges Gewebe ist weicher und elastischer. Diesen Unterschied messen Ärzte anhand des Elastizitätswerts. Liegt der Wert unter 4, ist das Gewebe dehnbar und elastisch. Ein Wert über 4 hingegen zeigt an, dass das Gewebe wenig dehnbar und kaum elastisch ist. In diesem Fall müssen weitere Untersuchungen den Krebsverdacht eindeutig klären.

Weiterführende Informationen

• www.meb.uni-bonn.de/radiologie – Internetseite der medizinischen Fakultät der Universität Bonn: Unter der Rubrik Patienteninformationen finden Sie ausführliche Informationen zu den verschiedenen bildgebenden Untersuchungsverfahren.