Computertomografie: Ablauf und Nutzen

Die Computertomografie wurde in den letzten Jahren stetig weiterentwickelt und ermöglicht inzwischen auch dreidimensionale Darstellungen und Funktionsuntersuchungen. Allerdings ist die CT teurer und geht meist mit einer höheren Strahlenbelastung einher als das konventionelle Röntgen.

Was ist eine Computertomografie?

Die Computertomografie ist eine bildgebende Untersuchung zu diagnostischen Zwecken. Dabei berechnet der Computer mit Hilfe von Röntgenstrahlen und einem Messsystem – dem so genannten Detektor – Querschnittsaufnahmen des Körpers, in denen die verschiedenen Dichten der Organe angezeigt werden. Die CT "zerlegt" quasi die zu untersuchende Körperregion in Scheiben. Die Dicke dieser Scheiben lässt sich je nach Fragestellung variieren, wobei mit modernen Techniken inzwischen Schichtdicken von weniger als einem Millimeter erzielt werden können.

Im Gegensatz zum konventionellen Röntgen ermöglicht die Technik eine überlagerungsfreie und detaillierte Darstellung der Organe und Strukturen im Körperinnern. Oder anders gesagt: CT-Aufnahmen machen die Organe praktisch direkt sichtbar. Und ermöglichen es damit, ohne Skalpell und Operation präzise Blicke ins Innere des Menschen zu werfen.

Wer hat die Computertomografie entwickelt?

Zu verdanken ist die Entwicklung der CT dem britischen Elektrotechniker Godfrey Hounsfield und dem in Johannesburg geborenen Physiker Allan M. Cormack. Sie gelten als Väter der Computertomografie. Cormack schuf Anfang der 1960er Jahre die theoretischen Grundlagen. Hounsfield baute 1968 einen Prototyp. 1971 wurde zum ersten Mal das Gehirn eines lebenden Menschen mit der Technik untersucht. Für ihre Leistungen erhielten Cormack und Hounsfield den Medizin-Nobelpreis.

Inzwischen ist die Computertomografie bei zahlreichen Erkrankungen als Diagnose-Instrument unverzichtbar – angefangen vom Schlaganfall über komplizierte Knochenbrüche bis hin zu Krebserkrankungen. Darüber hinaus wird sie auch in der Therapie genutzt, beispielsweise zur genauen Planung einer Operation oder eines minimal-invasiven Eingriffs, oder um Flüssigkeitsansammlungen oder Gewebeproben aus dem Körperinneren per Nadel zu entnehmen.

Wie funktioniert eine Computertomografie?

Kernstück des Computertomografen ist eine Röntgenröhre, die sich bei der Untersuchung um den Patienten dreht. Sie erzeugt einen schmalen fächerartigen Röntgenstrahl, der den Körper durchdringt. Abhängig von der Dichte der durchdrungenen Gewebe, werden die Strahlen auf diesem Weg unterschiedlich stark abgeschwächt. Die geringste Intensitätsminderung verursacht die Luft in den Lungen und im Darm. Zur stärksten Abschwächung führen die Knochen oder metallische Fremdkörper, wie beispielsweise Hüftprothesen.

Gegenüber der Röntgenröhre befinden sich Detektoren, die sich gleichsinnig mitdrehen. Sie messen die Intensitätsunterschiede der auftreffenden Röntgenstrahlen und erzeugen daraus elektrische Signale, die sie zur Verarbeitung an einen Computer weiterleiten. Röntgenstrahler und Detektorsystem rotieren während des Scan-Vorgangs um den Patienten und erstellen von jeder untersuchten Körperschicht Ansichten, sogenannte Projektionen. All diese Projektionen verrechnet der Computer zu einem Gesamtbild, das die gescannte Körperebene im Querschnitt zeigt. Anhand ihrer Graustufe lassen sich verschiedene Gewebearten – und damit auch die einzelnen Organe – auf der Aufnahme dann erkennen und voneinander abgrenzen. Die Ärzte nennen die Aufnahme Tomogramm, weil das altgriechische Wort "tome" Schnitt bedeutet.

Was sind Spiral- und Mehrzeilen-Computertomografen?

Heute verwendet man in der Medizin praktisch ausschließlich Spiral- und Mehrzeilen-CTs. Bei einer Spiral-CT fährt der Untersuchungstisch den Patienten durch das Gerät, während Röntgenröhre und Detektorsystem fortlaufend um ihn rotieren. Der Röntgenstrahl beschreibt so eine kontinuierliche Spirale um den Körper – daher der Name Spiral-CT. Aus den so gewonnenen Daten kann der Computer Bilder jeder gewünschten Körperschicht im untersuchten Bereich errechnen. So lassen sich einzelne Organe vollständig bildlich darstellen.

Mehrschicht- oder Mehrzeilen-Computertomografen arbeiten grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip. Sie haben aber nicht nur eine Reihe von Detektoren, sondern mehrere nebeneinander liegende. So kann das Gerät pro Röntgenröhren-Umlauf gleich mehrere Schichten aufnehmen, was die Untersuchungszeit verkürzt.

Und die Technologie entwickelt sich ständig weiter. Inzwischen ist es möglich, mit der Computertomografie dreidimensionale Bilder aus dem Körperinnern zu erstellen, die der Arzt dann auf dem Bildschirm drehen und von allen Seiten betrachten kann. Selbst scharfe Aufnahmen vom sich ständig bewegenden Herzen sind für die neuesten Geräte kein Problem mehr.

Wie läuft eine Computertomografie ab?

Bequem auf dem Rücken – so liegt der Patient bei der Computertomografie meist auf dem so genannten Untersuchungstisch, der tatsächlich eine Liege ist. Auf dieser Liege wird er in das CT-Gerät gefahren und beim Scannen auch automatisch weiterbewegt. Zum Schutz vor der Röntgenstrahlung sollte sich während der Aufnahme niemand außer dem Patienten im Raum befinden. Eine Ausnahme sind Eingriffe, die direkt unter CT-Steuerung erfolgen – hier schützt sich der behandelnde Arzt durch eine Bleischürze und bleibt im Untersuchungsraum. Über eine Gegensprechanlage kann sich der Patient während der Untersuchung mit Ärzten und medizinischem Personal verständigen.

Um Unschärfen in den Bildern zu vermeiden, ist es wichtig, dass der Patient bei der Untersuchung entspannt bleibt und sich möglichst nicht bewegt. Bei einem Schädel-CT kann es notwendig sein, dazu den Kopf zu fixieren. Bei Computertomografien von Lunge und Oberbauch muss der Patient während der Untersuchung die Luft anhalten – da die modernen Computertomografen aber sehr schnell sind, ist das meist nur kurz nötig, in etwa für 10 bis 20 Sekunden. Genaue Anweisungen dazu gibt das radiologische Personal über die Gegensprechanlage.

Was bewirkt ein Kontrastmittel?

Bei manchen Fragestellungen bekommt der Patient ein Röntgenkontrastmittel verabreicht. Dies kann als Spritze beziehungsweise Infusion in die Vene oder auch als Lösung zum Trinken erfolgen. Das Kontrastmittel hebt bestimmte Organe und Strukturen in den CT-Bildern hervor und macht sie so noch besser sichtbar. Bei Untersuchungen des Bauchraums wird oft vor der Untersuchung ein Kontrastmittel zum Trinken verabreicht, damit sich Magen und Darm abgrenzen lassen. Während der CT bzw. direkt vor der Aufnahme wird dann noch ein Kontrastmittel in die Venen gespritzt, um die Gefäße und Organe besser beurteilen zu können.

Wie lange eine Computertomografie dauert, hängt von der Fragestellung und der zu untersuchenden Region ab. Technische Neuerungen wie das Mehrzeilen-CT haben die Untersuchungszeit in den letzten Jahren deutlich verkürzt. Die eigentliche Datenaufnahme dauert inzwischen meist weniger als eine Minute. Allerdings können die Vorbereitung – gerade wenn ein Kontrastmittel zum Trinken verabreicht werden muss – und die Datennachbearbeitung (beispielsweise die Erstellung dreidimensionaler Bilder) deutlich länger in Anspruch nehmen, wenn beispielsweise dreidimensionale Bilder erstellt werden.

Wann wird die Computertomografie (CT) eingesetzt?

Gegenüber dem konventionellen Röntgen hat die Computertomografie den Vorteil, dass sie Organe überlagerungsfrei in Schichten darstellt. Hierdurch lassen sich auch manche krankhafte Veränderungen an den Organen besser erkennen und unterscheiden. Das hat die CT zu einem unverzichtbaren diagnostischen Instrument der modernen Medizin gemacht. Prinzipiell kann sie überall dort eingesetzt werden, wo Strukturen im Körperinneren krankheitsbedingt verändert sind. Allerdings lassen sich bestimmte Gewebe mit anderen Untersuchungsmethoden besser beurteilen – etwa Knorpel und Bänder mittels Kernspintomografie (Magnetresonanztomographie – MRT). Zu den wichtigsten Anwendungsgebieten der Computertomografie gehören:

•    Tumor-Diagnostik
Mit der CT lassen sich Größe, Ausdehnung und Lokalisation von Tumoren und Tochtergeschwülsten beurteilen. Die Untersuchung wird auch zur Tumor- bzw. Metastasensuche und zur Verlaufskontrolle bei bekannten Krebsleiden benutzt.

•    CT des Kopfes (Kraniale Computertomografie)
bei Verdacht auf Blutungen, krankhafte Erweiterungen von Hirnarterien (Aneurysma), Schwellung des Gehirns (Gehirnödem), Schädelbruch oder Schlaganfall

•    Abdomen-CT
bei Erkrankungen im Bauchraum wie einer Bauchspeicheldrüsenentzündung (Pankreatitis) oder bei Verdacht auf Verletzungen der Bauchorgane

•    Skelett- bzw. Knochen-CT
zur Diagnose von komplizierten Knochenbrüchen oder Verletzungen der Wirbelsäule sowie zur Knochendichtemessung bei Osteoporose

•    Thorax-CT
bei Verdacht auf Lungenerkrankungen sowie bei Gefäßveränderungen und Lymphknotenvergrößerungen im Brustraum

Darüber hinaus wird die Computertomografie eingesetzt, um diagnostische und therapeutische Eingriffe präzise durchführen zu können – etwa die gezielte Entnahme von Gewebeproben aus Organen (Biopsie) oder das Ableiten von Flüssigkeitsansammlungen im Körperinneren (Punktion bzw. Drainageanlage). Und auch zur genauen Planung von Operationen oder einer Strahlentherapie ist sie ein wichtiges Hilfsmittel.

Welche Risiken und Nebenwirkungen hat die Computertomografie?

Die bei Computertomografien eingesetzten Kontrastmittel können zu allergischen Reaktionen führen – bis hin zum Kreislaufschock. Schwere Überempfindlichkeitsreaktionen treten bei den heute verwendeten Mitteln aber nur sehr selten auf. Meist beschränken sich die Beschwerden auf leichtes Unwohlsein, Übelkeit oder Wärmegefühl. Bei bestimmten Schilddrüsenerkrankungen kann jodhaltiges Kontrastmittel eine Überfunktion des Organs auslösen oder verstärken. Daher ist es wichtig, eine noch nicht bekannte Schilddrüsenüberfunktion vor einer Kontrastmittelgabe auszuschließen. Mediziner nennen diese Überfunktion Hyperthyreose. Auch bei anderen Erkrankungen, etwa der Nieren, besteht eine gewisse Gefahr, dass sie sich durch eine Kontrastmittelgabe verschlimmern. Daher wird vor einer Computertomografie gezielt nach Nierenerkrankungen gefragt, bzw. oft auch die entsprechenden Blutwerte überprüft. Mit bestimmten Medikamenten wie beispielsweise Metformin kann es außerdem Wechselwirkungen geben. Deshalb sollte der Patient den Arzt unbedingt vorab über vorliegende Grunderkrankungen und Medikamenteneinnahmen informieren.

Von diesen mit der Kontrastmittelgabe verbundenen Komplikationen abgesehen ist die CT frei von akuten Nebenwirkungen. Allerdings geht sie meist mit einer deutlich höheren Strahlenbelastung einher, als eine vergleichbare "klassische" Röntgenuntersuchung, mit einer möglichen, wenn auch geringen Erhöhung eines zukünftigen Krebsrisikos. Die Gefahr, bei einer CT durch die Strahlenbelastung gesundheitlichen Schaden zu nehmen, wird zwar als gering eingestuft. Trotzdem sollte die Untersuchung immer nur dann durchgeführt werden, wenn es wirklich notwendig ist – also wenn die Aussagekraft weniger belastender Untersuchungen wie dem Ultraschall nicht ausreicht. Ob das der Fall ist, bespricht man am besten im Vorfeld mit dem Arzt.

Beratende Expertin: Prof. Dr. med. M.H.B.A. Birgit Ertl-Wagner, Fachärztin für diagnostische Radiologie, Schwerpunktbezeichnung Neuroradiologie, Zusatzbezeichnung Ärztliches Qualitätsmanagement.
Oberärztin und Leiterin des Bereichs Magnetresonanztomographie, Institut für
Klinische Radiologie, Klinikum Großhadern, LMU