Diagnostische Bildgebung und Scans

Eine kurze Geschichte der medizinischen Bildgebung

Die ersten Röntgenstrahlen

Die ersten medizinischen Bilder waren Röntgenstrahlen, die 1895 von Wilhelm Röntgen entdeckt wurden und an denen bald auch andere Wissenschaftler in Labors in Europa und Amerika forschten. Die Röntgenbilder (zunächst auf Glasplatten) ermöglichten einen Blick auf das Skelettsystem und erlaubten eine bis dahin nicht mögliche Beurteilung von Knochentraumata. Auch Metallkugeln und -ringe konnten sichtbar gemacht werden. In den späten 1940er Jahren begann man, die langfristigen Risiken der Strahlung zu verstehen, obwohl bereits in den 1930er Jahren Bleischürzen als Abschirmung verwendet wurden.¹

Die Entwicklung des Ultraschalls

Das Konzept des Ultraschalls (US) geht auf das späte 17. Jahrhundert zurück, als Lazzaro Spallanzani die Hypothese aufstellte, dass Fledermäuse Schallwellen zur Navigation nutzen. Im Jahr 1826 berechnete Jean-Daniel Colladon die Schallgeschwindigkeit in Wasser, und 1842 beschrieb Christian Doppler den Doppler-Effekt. Piezoelektrische Kristalle (entdeckt von den Gebrüdern Curie) schwingen mit einem Wechselstrom. All dies führte zur Entwicklung von US-Schallköpfen. US wurde zunächst zu therapeutischen Zwecken eingesetzt und erst in den 1940er Jahren für die Bildgebung verwendet. Im Jahr 1958 wurde er erstmals zur Untersuchung des ungeborenen Fötus und der Gebärmutter eingesetzt.

Entwicklung von CT und MRI

Die Computertomographie (CT) wurde 1967 von Sir Godfrey Hounsfield entwickelt und 1971 erstmals an einem Patienten eingesetzt. Sie ist weit verbreitet - 2019/20 wurden im NHS 5,9 Millionen CT-Scans durchgeführt, und ab 2020 wurden weltweit jährlich rund 300 Millionen CT-Scans durchgeführt. ^{2 3} Im Gegensatz zu Röntgenaufnahmen werden Weichgewebe mit anatomischen Details kontrastiert und die Bilder in zweidimensionalen Querschnitten dargestellt. Dies trägt zu einer wesentlich höheren diagnostischen Genauigkeit bei und ermöglicht die Untersuchung einer weitaus größeren Vielfalt innerer Organe. Die Möglichkeiten der Computertomographie werden ständig weiterentwickelt, insbesondere bei der Behandlung von Schlaganfällen und in der Herzmedizin.

An der Entwicklung der Magnetresonanztomographie (MRT) waren Wissenschaftler, Kliniker und Techniker aus verschiedenen Bereichen beteiligt. Die Wissenschaftler Felix Bloch und Edward Purcell führten getrennt, aber gleichzeitig das Konzept der Kernspinresonanz (NMR) ein, wofür sie 1952 den Nobelpreis für Physik erhielten. Die ersten NMR-Bilder wurden 1973 von Paul Lauterbur veröffentlicht. Die Kernspintomographie wird heute in fast allen medizinischen Fachbereichen eingesetzt und gilt aufgrund ihrer Klarheit und Detailgenauigkeit als Goldstandard der Bildgebung. Im Jahr 2019/20 wurden im NHS 3,8 Millionen MRT-Scans durchgeführt.

Ultraschalluntersuchung - nicht gynäkologisch

Bei der US-Untersuchung werden keine ionisierenden Strahlen eingesetzt. Sie kann daher sicher in der Schwangerschaft, bei Kindern und bei wiederholten Untersuchungen eingesetzt werden.

Sie erzeugt ein Bild aus der Reflexion von Hochfrequenz-Schallwellen an den Grenzflächen zwischen den Geweben. Besondere Vorteile für den Masseneinsatz sind die relativ geringen Kosten und die hohe Mobilität der US-Geräte.

Sie wird für eine Vielzahl von diagnostischen und therapeutischen Zwecken eingesetzt, und der technologische Fortschritt hat die Qualität der Bildgebung erheblich verbessert.

• Ultraschall des Abdomens - einschließlich Leber und Gallenblase (Zirrhose, Malignität, Gallensteine); Bauchspeicheldrüse (Bauchspeicheldrüsenkrebs, Bauchspeicheldrüsenentzündung); Abklärung von Blinddarmentzündungen; Abklärung von stumpfen Bauchtraumen; Aortenaneurysma.

• Urologischer Ultraschall - einschließlich Nieren (Glomerulonephritis, Nierensteine); Blase; Prostata; Hoden (Torsion, Epididymo-Orchitis, Hodenhochstand).

• Gynäkologischer Ultraschall (auch transvaginaler Ultraschall) - u. a. zur Unterscheidung zwischen Eierstock- und Adnexmasse; zur Unterscheidung zwischen Eierstockkrebs und gutartigen Eierstocktumoren; zur Überwachung der Follikelproduktion während einer Unfruchtbarkeitsbehandlung; zur Erkennung einer Eileiterschwangerschaft (mittels transvaginaler Ultraschalluntersuchung); zur Bestimmung der genauen Lage einer IUCD; hydatidiformes Muttermal. US wird auch routinemäßig in der Geburtshilfe eingesetzt, um das Wachstum zu überwachen und fötale Anomalien zu erkennen.

• Schilddrüsen-Ultraschall - Unterscheidung von Schilddrüsenknoten und Schilddrüsenkrebs.

• Brust-Ultraschall - Brustkrebs (zusammen mit der Mammographie); gutartige Knoten in der Brust.

• Muskuloskelettale Erkrankungen - zur Diagnose von Erkrankungen wie Achillessehnenentzündung, Tendinopathien, Verletzungen, Schleimbeuteln und Ergüssen an Schulter, Ellbogen, Handgelenk, Knie, Hüfte und Fuß; Screening auf Entwicklungsdysplasie der Hüfte; Muskelrisse.

• Klumpen - Unterscheidung der Art von Klumpen fast überall am Körper (Lipome, Zysten, Lymphknoten).

• Vaskulär - Diagnose von tiefen Venenthrombosen; Krampfadern

• Lunge - Diagnose eines Pneumothorax.

Weitere Einzelheiten entnehmen Sie bitte dem separaten Artikel Ultraschalluntersuchung - nicht geburtshilflich.

Computertomografische Aufnahmen

Es gibt zwei Arten von CT-Scans:

• Konventioneller CT-Scan, bei dem der Scan Schicht für Schicht aufgenommen wird.

• Spiral-CT-Scan - ein kontinuierlicher Scan, der spiralförmig durchgeführt wird.

Vorteile: bessere Detailgenauigkeit als bei der Ultraschalluntersuchung; schneller als bei der MRT-Untersuchung; die meisten Systeme können gescannt werden.

Zu den Nachteilen gehören:

• Erfordert das Anhalten des Atems (kann für manche Patienten eine Herausforderung sein, insbesondere für Patienten mit Lungenerkrankungen wie COPD).

• Artefakte sind häufig (z. B. Metallklammern).

• Hohe Strahlungsdosen im Vergleich zu Röntgenaufnahmen des entsprechenden Systems oder Körperteils.

• Risiko von Krebs und Leukämie bei Kindern, wenn ein Fötus während der Schwangerschaft der Mutter ausgesetzt ist.

Bei CT-Scans kann Kontrastmittel verwendet werden, um die Bildgebung zu verbessern. Die Verwendung von Kontrastmitteln birgt jedoch zusätzliche Risiken wie Anaphylaxie und eine Verschlechterung der Nierenfunktion (insbesondere bei jodhaltigen Scans) sowie geringere Nebenwirkungen.

Weitere Einzelheiten finden Sie in dem separaten Artikel Computertomographie (CT).

Magnetresonanztomographie

Die Kernspintomographie wird neben der Computertomographie und der Ultraschalluntersuchung eingesetzt und hat diese bei einigen Indikationen weitgehend verdrängt. Die Kontraindikationen für die beiden Techniken sind jedoch unterschiedlich, was für die Art der Bildgebung ausschlaggebend sein kann.

Zu den Indikationen für eine MRT-Untersuchung gehören:

• Zentrales Nervensystem - Schlaganfall, demyelinisierende Erkrankungen, Tumore.

• Muskuloskelettale Erkrankungen - Bänderrisse.

• Kreislaufsystem - Venen und Arterien.

• Herz - Struktur des Herzens, Ischämie.

Die Vorteile sind:

• Unschädlich für den Patienten (es wird keine Strahlung verwendet).

• Hochdetaillierte Bilder, so gut wie bei einem CT-Scan.

• Kontrastmittel (falls verwendet), das weniger allergen ist als die bei CT-Untersuchungen verwendeten Jodverbindungen.

Zu den Nachteilen gehören:

• Begrenzte Verfügbarkeit.

• Lärmintensives, langwieriges Verfahren (30 Minuten oder mehr), bei dem der Patient möglicherweise still liegen muss. Dies kann für Patienten mit Klaustrophobie oder Angstzuständen besonders schwierig sein (es gibt zwar offene MRT-Scanner, aber sie sind nicht routinemäßig verfügbar).

• Die MRT ist kontraindiziert, wenn der Patient ein metallisches Implantat (einschließlich Herzschrittmacher, Aneurysma-Clips, einige Herzstents) oder einen Fremdkörper (Metallfragmente im Auge) trägt.

Kardiologische Untersuchungen

US-, CT- und MRT-Scans werden bei der Untersuchung von kardiologischen Symptomen eingesetzt. Die Grundsätze, einschließlich der Risiken und Nebenwirkungen, ähneln denen, die beim Einsatz dieser Instrumente in anderen klinischen Bereichen zu beobachten sind. Darüber hinaus werden in großem Umfang radionukleotidbasierte Scanverfahren eingesetzt.