Computertomographie (CT) ▷ Ablauf, Strahlung, Kosten und Praxis-Tipps

Die Computertomographie, kurz CT, ist eines der wichtigsten medizinischen Bildgebungsverfahren (Foto: Canva)

In diesem Artikel:

• Was ist eine Computertomographie?
• In welchen Fällen ist eine CT sinnvoll?
• Wie läuft eine CT-Untersuchung üblicherweise ab?
• Computertomographie des Schädels (CCT)
• Welche Vor- und Nachteile hat die CT-Untersuchung?
• Wie hoch ist die Strahlenbelastung?
• Was kostet eine Computertomographie?
• Praxis-Tipps

Was ist eine Computertomographie?

Die Computertomographie, kurz CT, ist ein medizinisches Bildgebungsverfahren für die Fachgebiete Radiologie und Neuroradiologie, das zur Darstellung von Organen, Skelettstrukturen und Gefäßen mittels Röntgen-Schichtverfahren verwendet wird.

Es stellt insbesondere für die Neurologie eine Methode zum Nachweis verschiedener Prozesse im Gehirn und im Rückenmark dar und beruht auf der Bestimmung von Dichte-Unterschieden bestimmter Gewebestrukturen.

Die CT ist neben der sogenannten Magnetresonanztomographie, auch als MRT bezeichnet, eines der wichtigsten bildgebenden medizinischen Verfahren und wird vor allem in der Notfalldiagnostik bei Kopf- und Wirbelsäulenverletzungen, Hirnblutungen und zur Darstellung knöcherner Veränderungen eingesetzt.³

Wie ist ein Computertomograph aufgebaut?

Ein CT- Gerät ist aus mehreren Einheiten zusammengesetzt. Die sogenannte Gantry, umgangssprachlich als “Röhre” bezeichnet, stellt die Abtasteinheit des CT-Gerätes dar. In ihr befinden sich ein Hochspannungsgenerator, ein Detektorsystem, ein Blendensystem und die Kühlung.

Zur Bewegung des Patienten durch die Röhre verfügt das CT-Gerät über einen beweglichen Patientenlagerungstisch.

Ein Bedienpult zur Steuerung des Gerätes sowie ein Computer für die Datenspeicherung und -auswertung sind ebenfalls Bestandteil des CT-Scanner-Systems. Die Röntgenröhre bei Geräten der dritten und vierten Generation rotiert um den Patientenlagerungstisch.⁴

Wie entstehen die CT-Aufnahmen?

Zunächst werden mit Hilfe eines Röntgen-Rings zahlreiche Röntgenaufnahmen aus verschiedenen Richtungen einer 180 Grad Drehung um den auf einer Untersuchungsliege liegenden Patienten erstellt und aus diesen computergestützt Schnittbilder angefertigt.

Während der Untersuchung wird die Patientenliege kontinuierlich weiterbewegt, damit auch längere Körperabschnitte lückenlos untersucht werden können. Ein Beispiel ist die computertomographische Darstellung der Gefäße von Kopf und Hals, die auch als CT-Angiographie bezeichnet wird.

Mittels Computertomographie können ganze Gewebeabschnitte ohne Verzerrungen dreidimensional oder in verschiedenen Raumebenen abgebildet und rekonstruiert werden.

Im Gegensatz zum klassischen Röntgenverfahren entsteht das Bild nicht unmittelbar bei der Untersuchung, sondern wird erst anschließend mit Hilfe eines Computers aus den gewonnenen Daten berechnet und erstellt.

Die unterschiedlichen gemessenen Dichtewerte werden als Grauabstufungen im Schnittbild dargestellt. Während Knochen weiß erscheinen, werden Hirn- und Rückenmark-Substanz grau und der Liquor, also die Körperflüssigkeit, die das Gehirn und Rückenmark umspült, schwarz dargestellt.³

Einsatz von Kontrastmitteln

Wird eine CT ohne vorherige Verabreichung von Kontrastmitteln durchgeführt, bezeichnet man diese als nativ, also als natürlich oder ursprünglich.

In vielen Fällen ist zur weiterführenden Abklärung jedoch die Verabreichung eines jodhaltigen Kontrastmittels über die Venen des Patienten erforderlich, zum Beispiel mittels Venenverweilkanüle. Bei der Versorgung von Schwerverletzten kann es vorkommen, dass ein venöser Zugang nicht möglich ist. In solchen Fällen kann das Kontrastmittel über den Knochen verabreicht werden.⁵

Kontrastmittel sind in der Regel gut verträglich und werden mittels Hochdruck-Injektor sehr sicher verabreicht. Das Kontrastmittel wird in nur wenigen Stunden vollständig über die Nieren aus dem Körper der Patienten und Patientinnen ausgeschieden. Nebenwirkungen treten selten auf und umfassen vor allem allergische Reaktionen und Schilddrüsen-Erkrankungen. Sie sollten durch eine genaue Erfassung der Patienten-Vorgeschichte und die Bestimmung von Laborparametern möglichst vermieden werden.⁵

Sollen zusätzlich zu den Gefäßen auch Organe dargestellt werden, muss die verabreichte Jodmenge entsprechend angepasst werden.⁵

Die zwei Hauptarten der Computertomographie

Prinzipiell unterscheidet man zwei unterschiedliche Herangehensweisen, um mittels CT auf Basis von Röntgenstrahlen Schnittbilder vom Körper oder bestimmten Körperregionen anzufertigen. Diese unterscheiden sich (1) in der Art der Rotation von Röhre und Detektor um den Patienten sowie (2) in der Art, wie der Untersuchungstisch durch die Röhre geschoben wird.⁷

Sequentielle Computertomographie

Wird nur jeweils eine Schicht aufgenommen und anschließend der Untersuchungstisch für das Scannen der nächsten Schicht weiter durch die Röntgenröhre geschoben, spricht man von einer sequentiellen CT. Diese Methode ist sehr langsam, da dieser Vorgang wiederholt werden muss, bis der gesamte zu untersuchende Bereich abgebildet wurde.⁷

Spiral-Computertomographie

Bewegen sich Röntgenröhre und Detektor nahtlos ohne Unterbrechung um den Patienten, während der Untersuchungstisch gleichzeitig durch die sogenannte Gantry (den Ring) geschoben wird, wird das als Spiral-CT-Scan bezeichnet.

Dieses Verfahren ermöglicht die Erfassung des gesamten Untersuchungsbereichs in einem ununterbrochenen Durchgang, in dem die Röntgenstrahlen spiralförmig um den Patienten geführt werden.

Hierdurch wird eine geringere Strahlendosis benötigt und eine nachträgliche Rekonstruktion unterschiedlicher Schnittbilder kann aus den gewonnenen Daten erzeugt werden. Zudem bietet die Spiral-CT den Vorteil, dass sie im Vergleich zur sequentiellen CT zeitsparend ist.⁷

Die einfachsten Spiral-CT-Geräte besitzen 16 Detektorzeilen, die unterschiedlich kombiniert werden können. Die modernsten Geräte besitzen bis zu 128 parallele Detektor-Bereiche, wodurch sogar hochauflösende Darstellungen eines schlagenden Herzens möglich werden.⁸

Eine Sonderform der Spiral-CT wird als Multislice-CT bezeichnet, weil sie eine Aufnahme vieler dünner Schichten, englisch “slices” genannt, mit sehr hoher Auflösung und Geschwindigkeit ermöglicht. Es kommen hierbei mehrere Detektorreihen zum Einsatz, die zur gleichen Zeit mehrere Schichten erfassen können.

Diese Form der Spiral-CT bietet große Vorteile in Bezug auf Untersuchungsdauer, Bildauflösung und somit Bildqualität sowie das Abbilden in beliebigen räumlichen Ebenen.⁷ Ein Scan kann hier je nach Fragestellung innerhalb von Sekunden erfolgen.²

In welchen Fällen ist eine CT sinnvoll?

Die Einsatzgebiete der Computertomographie sind vielfältig und die Anzahl der durchgeführten CTs steigt jährlich.

Sowohl für Untersuchungen bestimmter innerer Organe wie der Lunge oder der Leber, als auch zur Diagnostik von Erkrankungen des Gehirns und des Skeletts ist die CT sehr gut geeignet. Der Anwendungsbereich lässt sich durch die Verabreichung von Kontrastmitteln noch erweitern, sodass auch große Blutgefäße sehr gut darstellbar sind.

Durch den Einsatz unterschiedlicher CT-Techniken ist es möglich, die Computertomographie zur Diagnose zahlreicher Erkrankungen hinzuzuziehen, unter anderem:

• in der Schlaganfall-Diagnostik
• in der Unfall-Diagnostik
• zur Früherkennung von Tumoren
• zur Feststellung krankhafter Gefäßveränderungen
• zur Untersuchung von Erkrankungen innerer Organe wie Herz, Lunge, Leber, Darm u. a.

Nicht nur diagnostisch, sondern auch therapeutisch ist die Computertomographie ein wertvolles Verfahren der Medizin, zum Beispiel bei der bildgesteuerten Rückenschmerztherapie.

Wie läuft eine CT-Untersuchung üblicherweise ab?

Die Auswertung und Befundbesprechung

Die CT-Bilder sind üblicherweise schnell verfügbar (Foto: Canva)

Nach der Untersuchung wird das CT der Fragestellung entsprechend durch den zuständigen Arzt ausgewertet und der Befund sowie die weitere diagnostische und gegebenenfalls therapeutische Vorgehensweise – eventuell bei einem weiteren Termin – mit der Patientin oder dem Patienten besprochen.

Die CT-Bilder sind üblicherweise schnell verfügbar, da das eigentliche Aufnehmen der Schnittbilder nur wenige Sekunden dauert und durch den Einsatz moderner Computer-Software zeitnah nach der Untersuchung ein dreidimensionales Bild erzeugt werden kann.¹

Ob die Befundbesprechung mit dem untersuchenden Radiologen, Neuroradiologen oder dem überweisenden Facharzt besprochen wird, richtet sich nach der Dringlichkeit und der Fragestellung, die durch das CT beantwortet werden soll.

Relevante Varianten der CT

Native CT

Unter nativer CT versteht man in der Medizin eine Computertomographie, die ohne den Einsatz von Kontrastmitteln – also natürlich beziehungsweise ursprünglich – durchgeführt wird.

CT-Angiographie (CTA)

Tumorartige oder angeborene Fehlbildungen der Gefäße, die in der Medizin als Angiome bezeichnet werden, können mit Hilfe einer speziellen Form der CT, der CT-Angiographie, nachgewiesen werden. Meist sind diese Fehlbildungen bereits von Geburt an vorhanden.

Größere Angiome können bereits in einer CT mit Kontrastmittel gut dargestellt werden. Krankhafte, jedoch begrenzte Erweiterungen von Blutgefäßwänden, sogenannte Aneurysmen, können mittels CT-Angiographie ab einer Größe von 4 bis 10 Millimetern mit einer Sicherheit von 100 Prozent nachgewiesen werden. Kleinere, nicht geplatzte Aneurysmen sind jedoch auch bereits mit einer Treffsicherheit von über 90 Prozent nachweisbar.

Die CT-Angiographie gilt als minimal-invasives Verfahren, das nur einen venösen Zugang zur Verabreichung des Kontrastmittels erfordert und sich zur Darstellung arterieller und venöser Blutgefäße, die vom Computer dreidimensional nachgebildet werden können, eignet. Durch eine mehrschichtige Multislice-CT-Angiographie können unter anderem Gefäßverschlüsse, Gefäßfehlbildungen wie Angiome und Aneurysmen im Schädelinneren hochauflösend und kontrastreich sichtbar gemacht werden.³

Für die CTA ist die Verabreichung von jodhaltigem Kontrastmittel notwendig, die jedoch innerhalb weniger Stunden wieder vollständig über die Nieren aus dem Körper ausgeschieden werden.⁵ Krankhafte Veränderungen an Arterien können durch die CTA mit hoher Empfindlichkeit nachgewiesen werden.

Um bei der Schlaganfall-Diagnostik auch das um einen Infarkt-Kern liegende, noch zu rettende Gewebe darzustellen, kann eine mehrphasige CT-Angiographie, eine sogenannte mCTA, erfolgen. Im Wesentlichen handelt es sich bei dieser um eine CT-Perfusion – auch Perfusions-CT genannt – mit geringerer zeitlicher Auflösung.¹⁰

Perfusions-CT (CT-Perfusion, CTP)

Die CT-Perfusion stellt eine Methode dar, mit der große Infarkt-Kerne auch im frühen Zeitfenster von bis zu 6 Stunden ausgeschlossen werden können. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn ein Blutgerinnsel operativ mittels Thrombektomie aus dem Blutgefäß entfernt werden muss. Gerade bei einer nativen CT mit negativem Befund sowie dem Nachweis des Verschlusses einer großen hirnversorgenden Arterie ist die CTP diagnostisch sehr hilfreich.

Die CT-Perfusion wird zur quantitativen Beurteilung der Hirndurchblutung angewandt und kann sowohl vor, als auch nach einer CT-Angiographie durchgeführt werden. Allerdings bietet die nachgeschaltete CTP den Vorteil, dass keine Bildverzögerung bei der CT-Angiographie auftritt. Der CTP-Scan dauert etwa 45 Sekunden. Die CT-Perfusions-Ergebnisse können mit kommerziellen Nachverarbeitungsprogrammen ausgewertet und visuell dargestellt werden.¹⁰

Mit CT-Perfusion kann die Durchblutung verschiedener Organe untersucht werden, indem das An- und Abfluten eines Kontrastmittels gemessen wird. Vor allem bei der Diagnostik akuter Schlaganfälle wird dieses Verfahren häufig eingesetzt. Der Befund liefert unter anderem eine wichtige Entscheidungshilfe, ob die Wiedereröffnung eines Gefäßverschlusses eingeleitet werden sollte.¹¹

Phasenkontrast-CT

Ein neuartiges Verfahren stellt die sogenannte Phasenkontrast-Computertomographie dar, die wie die konservative CT Röntgenstrahlen verwendet und deren Bilddaten vergleichbar berechnet werden. Vorteile bietet dieses Verfahren jedoch vor allem bei der Abbildung von Weichteilen, da bei diesen ein deutlich höherer Kontrast erzielt werden kann als mit herkömmlichen CT-Methoden.⁸

Die Phasenkontrast-CT nutzt den Unterschied in der Elektronendichte aus, der durch eine Phasenverschiebung im Weichteilgewebe detektiert wird. So kann die hochauflösende Röntgen-Phasenkontrast-Computertomographie (engl. X-ray phase-contrast computed tomography, XPCT) biologische Strukturen im Bereich von weniger als einem Mikrometer auflösen.¹²

Aktuelle CT-Scanner haben ein schlechtes Kontrast-zu-Rauschen-Verhältnis im Weichteilbereich, was den zusätzlichen Einsatz von Kontrastmitteln und/oder eine relativ hohe Röntgendosis für Weichteiluntersuchungen erfordert.¹³

Vor allem bei der Abbildung von solchen Geweben, die mittels konventioneller Röntgenbildgebung nur schwer dargestellt werden können, birgt die Phasenkontrast-CT ein enormes Potential zur Revolutionierung der bildgebenden Verfahren.

Die auch als gitterbasierte Röntgen-Interferometrie bezeichnete Methode greift bei der tomographischen Nachbildung der Gewebe auf drei verschiedene Gewebe-Eigenschaften zurück. Dadurch entstehen Bilder mit weit höherer Auflösung, als es mit konventionellen CT-Methoden möglich ist.

Da mehrere Messungen mit präzisen Gitter-Bewegungen pro Projektionswinkel erforderlich sind, um entsprechende Bilddaten zu liefern, dauert eine Phasenkontrast-CT-Messung länger als die konventionellen CT-Verfahren.

Eine Anpassung der gitterbasierten Interferometrie an eine kontinuierlich rotierende Gantry ohne erhebliche Nachteile ist sehr schwer umzusetzen. Eine Gruppe von deutschen Wissenschaftlern konnte jedoch bereits einen Lösungsansatz aufzeigen, bei dem eine einzige Messung pro Projektionswinkel ohne Gitter-Bewegungen zur Rekonstruktion der drei Gewebe-Eigenschaften, die Grundlage für die optimale Bilddarstellung sind, ausreichte.¹⁴

Post-Myelo-CT

Kann bei einer Patientin oder einem Patienten keine Kernspintomographie (MRT) erfolgen, etwa weil sie/er einen Herzschrittmacher hat, dann kann unter Verabreichung eines Kontrastmittels in den unteren Wirbelkanal, den sogenannten Spinalkanal, eine Röntgenuntersuchung von diesem – eine sogenannte Myelographie – mit anschließender CT erfolgen, um Rückenmark und Nervenfasern darzustellen. Diese Untersuchungsmethode wird als Post-Myelo-CT bezeichnet.^3,11

Ein solches spinales CT wird zum Nachweis von Bandscheibenvorfällen ausschließlich im Lendenwirbelsäulenbereich durchgeführt. Die Aussagekraft des CT-Scans kann durch Verabreichung eines Kontrastmittels in die äußerste Hirnhaut, die das Zentrale Nervensystem umschließt, erhöht werden.³

Computertomographie des Schädels (CCT)

Bei dieser Standarduntersuchung werden das Gehirn und der Gehirnschädel dargestellt. Die Gewebedichte wird mit der Dichte der Hirn- und Rückenmark-Substanz verglichen und bei gleicher optischer Dichte als isodens bezeichnet. Ist die Gewebedichte geringer, bezeichnet man diese als hypodens im Vergleich zur “normalen” Hirn- und Rückenmark-Substanz. Fällt sie vergleichsweise höher aus, so nennt man dies hyperdens.

Schädigungen und Störungen der Blut-Hirn-Schranke, wie sie etwa bei bestimmten Tumoren auftreten können, können durch Verabreichung eines Kontrastmittels deutlicher sichtbar gemacht werden, weswegen man dieses unterstützende Verfahren auch als “Enhancement”, also Hervorhebung eines krankhaften Prozesses, bezeichnet.

Die Blut-Hirn-Schranke ist eine natürliche Barriere zwischen dem Blut und der Hirnsubstanz, die das Gehirn vor schädlichen Substanzen und Krankheitserregern schützt. Dabei funktioniert sie wie ein zielgerichteter Filter, der durchlässig für Nährstoffe ist, die das Gehirn für seine normale, gesunde Tätigkeit benötigt. Nicht mehr benötigte Stoffwechselprodukte werden hingegen über die Blut-Hirn-Schranke abgeführt.

Die CCT kann unter anderem zur bildgebenden Diagnostik bei Verdacht auf einen ischämischen Schlaganfall oder bei Druckerhöhung im Schädel durch Flüssigkeitseinlagerungen, sogenannte Hirnödeme, eingesetzt werden. Auch ein Schädel-Hirn-Trauma mit Blutungen oder Brüchen sowie Tumor-Metastasen-Bildung im Gehirn können mit einer kranialen CT festgestellt werden. Zusammen mit der Beurteilung der klinischen Symptome eines Patienten kann eine umfassende Diagnose erfolgen.

Im CCT können Hirntumore ohne Kontrastmittel ab einer Größe von etwa einem Zentimeter nachgewiesen werden. Die Verabreichung eines Kontrastmittels in speziellen CT-Aufnahmen ermöglicht die Darstellung noch kleinerer Hirntumore. Hirntumore haben entweder eine geringere oder eine größere Gewebedichte verglichen mit der restlichen Hirnsubstanz, sind im Frühstadium jedoch meist erst nach dem sogenannten “Enhancement” deutlicher zu erkennen.³

Einsatz der CT in der Schlaganfall-Diagnostik

Die aktuellen Leitlinien empfehlen die Berücksichtigung verschiedener computertomographischer Methoden zur Therapieplanung bei Schlaganfällen.¹⁴ Für die frühzeitige Therapieplanung innerhalb von 6 Stunden nach Auftreten der Symptome sind folgende Aspekte entscheidend:

• das Ausschließen einer Blutung im Gehirn
• die Bestimmung einer sogenannten ASPECTS (Alberta Stroke Program Early CT Score)-Skala zur Bewertung von CT-Gehirnscans bezüglich Schweregrad des Schlaganfalls und Vorhersage des Therapieerfolges
• der Nachweis eines Gefäßverschlusses.

Besonders im Hinblick auf die Diagnose von Durchblutungsstörungen des Gehirns spielt das CCT eine entscheidende Rolle. Es dient vor allem der Abgrenzung von Hirnblutungen (hämorrhagischen Schlaganfällen) und Hirninfarkten. Ein Hirninfarkt oder ischämischer Schlaganfall entsteht durch die Blockade des Blutflusses zum Gehirn durch ein Blutgerinnsel, dem sogenannten Thrombus, oder durch Teile von Fettablagerungen aufgrund von Arteriosklerose.

Im Gegensatz dazu liegt beim hämorrhagischen Schlaganfall eine Einblutung in das Gehirngewebe oder zwischen die innere und mittlere Gehirnhautschicht vor. Ob ein ischämischer Schlaganfall oder ein hämorrhagischer Schlaganfall vorliegt, kann häufig bereits durch eine native Computertomographie, also einer CT ohne Kontrastmittel, und durch ein MRT nachgewiesen werden.

Frische Blutungen innerhalb des Schädels beziehungsweise im Gehirn erscheinen im CCT-Bild optisch dichter als das umliegende Gewebe. Im Vergleich dazu zeigt ein Hirninfarkt eine zunehmende Dichteminderung, die sich bereits nach 4 bis 6 Stunden durch sogenannte Frühzeichen ankündigt.

Liegen solche Frühzeichen vor, kann man dies an einer schlechten Abgrenzung der Rinden-Mark-Grenze im Seitenvergleich der beiden Gehirnhälften und einer auf ein bestimmtes Gefäßgebiet im Gehirn begrenzten Schwellung der Furchen auf der Oberfläche des Gehirns erkennen.

Zwei bis fünf Wochen nach dem Hirninfarkt ist ein scharf abgegrenzter Infarkt-Bereich von geringer Gewebedichte mittels CCT nachweisbar. Diese verringerte Dichte entsteht dadurch, dass innerhalb der ersten Stunden nach dem ischämischen Infarkt durch die Schädigung der inneren Auskleidung der Blutgefäße Wasser ins Gehirngewebe aufgenommen wird. Je älter der Infarkt ist, desto deutlicher wird die geringere optische Dichte des Infarkt-Bereichs – die Region erscheint also im CT-Befund dunkel.

Bei frischen Infarkten kann die Wasseransammlung im CT ohne Kontrastmittel nur unzuverlässig nachgewiesen werden, weshalb hier eine MRT oder eine CTP von Vorteil sind.

Einen akuten Gefäßverschluss erkennt man vor allem durch das Arterienzeichen hoher optischer Dichte. Es handelt sich dann um den direkten computertomographischen Nachweis eines Blutgerinnsels im Gefäß, meist in dem wichtigsten Gefäß für die Blutversorgung im Gehirn. Dieser Bereich erscheint optisch dichter, also heller, da die roten Blutkörperchen des Gerinnsels eine größere Dichte aufweisen als fließendes Blut oder umgebendes Weichteilgewebe.

Bei der nativen CT sollte berücksichtigt werden, dass sich Infarkte nur bei bereits fortgeschrittener Wasseransammlung sicher nachweisen lassen. Computerprogramme der neuesten Generation können unterstützend eingesetzt werden, um dennoch Infarktfrühzeichen mit dieser Methode erkennen zu können.

Zur standardisierten Schlaganfall-Diagnostik wurde die Empfehlung automatisierter Verfahren zur Diagnoseunterstützung in den aktuellen Leitlinien ausgeführt.¹⁴ Die Verfahren ziehen zum Vergleich die Befunde gesunder Probanden hinzu, in deren CT-Auswertung kein Infarkt-Kern dargestellt ist.

Die CT-Perfusion ist eines der am besten validierten Verfahren zur Bestimmung eines Infarkt-Kerns. Eine native CT hingegen reicht alleine nicht aus, um das gesamte Infarkt-Ausmaß zuverlässig abzubilden.

Eine Komplikation des ischämischen Schlaganfalls stellt die hämorrhagische Transformation durch Einblutung in das durch den Infarkt geschädigte Gewebe dar. Diese ist dann im CT-Befund neben dem Infarkt-Bereich geringerer Dichte als Bereich erhöhter Dichte im Vergleich zum umliegenden Gewebe erkennbar.

Je nach Art beziehungsweise Position der Blutung innerhalb des Schädels ist eine CT-Angiographie zur Darstellung der Gefäße erforderlich.

Welche Vor- und Nachteile hat die CT-Untersuchung?

Die Computertomographie ist eine vergleichsweise kostengünstige, schnell verfügbare und zeitsparende Methode für Untersuchungen besonders in der Intensivmedizin und Röntgen-Notfalldiagnostik des Zentralen Nervensystems. Ein besonderer Vorteil im Vergleich zu konkurrierenden Verfahren stellt die überlagerungsfreie Darstellung innerer Organe sowie die hohe Dichte-Auflösung dar. Besonders knöcherne Strukturen lassen sich hervorragend mittels CT beurteilen.⁴

Vergleich von CT und Kernspintomographie (Magnetresonanztomographie, MRT)

Gegenüber der Magnetresonanztomographie, kurz als MRT bezeichnet, bietet die CT vor allem Vorteile, wenn kurze Untersuchungszeiten und eine möglichst unkomplizierte Überwachung, zum Beispiel bei schwer erkrankten Patienten, erforderlich sind.³

Der wohl größte Unterschied zwischen CT und MRT ist die Methode, mit der die Schnittbilder zur Erstellung des Befundes erzeugt werden. Während bei dem CT Röntgenstrahlung zum Einsatz kommt, verwendet die MRT Magnetfelder und Radiowellen. Dadurch fällt das Risiko einer Strahlenbelastung beim MRT weg.

Ein MRT dauert zudem in aller Regel deutlich länger und die Patienten liegen in einer geschlossenen Röhre. Zunehmend werden jedoch auch Untersuchungen in einer offenen Röhre angeboten. Die Einsatzgebiete von CT und MRT weisen zum Teil Überschneidungen auf. In den meisten Fällen wird jedoch eines der beiden Verfahren bevorzugt.

Für Patienten, für die zum Beispiel aufgrund von Herzschrittmachern oder Defibrillatoren keine MRT-Untersuchung in Frage kommt, stellt die Computertomographie die erste Wahl unter den alternativen diagnostischen Möglichkeiten dar. Die MRT kann hingegen auch in der Schwangerschaft durchgeführt werden, da keine Strahlenbelastung auftritt.

Vor allem zur Untersuchung von knöchernen Verletzungen des Schädels, insbesondere Schädelbrüchen, und in der Darstellung von akuten Blutungen, eignet sich die CT deutlich besser als die MRT.¹¹ Einige Patienten empfinden zudem eine CT-Untersuchung als deutlich angenehmer im Vergleich zur MRT-Untersuchung, da die CT-Untersuchungsröhre üblicherweise deutlich kürzer und weniger beengend ist, als die des MRT-Gerätes.⁹

Einen nicht ganz unerheblichen Nachteil der CT stellen der geringere Weichteilkontrast und die Strahlenbelastung im Vergleich zur MRT dar. Zudem überwiegt die Aussagekraft des MRT deutlich beim Nachweis und der Beurteilung des Hirnstammes, kleiner Verletzungen und sehr frischer Infarkte.⁴

Vergleich der CT mit dem konventionellen Röntgen

Da beim herkömmlichen Röntgen ein Organ ein anderes verdecken kann, kann man nicht entscheiden, ob ein Objekt vor oder hinter einem anderen liegt.

Der Vorteil bei der Computertomographie liegt darin, dass Schnittbilder erzeugt werden, die verschiedene Ebenen exakt abbilden und zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt werden können. Ein mathematischer Algorithmus berechnet hierbei die Bilder aus den Messsignalen.

Wie hoch ist die Strahlenbelastung bei einem CT und welche Schutzmaßnahmen werden ergriffen?

In der CT gibt es zwei Strahlendosisgrößen, die bei jedem Scan-Protokoll angezeigt werden, um die Strahlenbelastung zu dokumentieren. Diese werden als Computertomographie-Dosis-Index, kurz CTDI, und Dosis-Längen-Produkt, kurz DLP, bezeichnet.

Der gemessene CTDI-Wert ist ein Anhaltspunkt für die Strahlenmenge, die bei definierten CT-Einstellungen den Patienten trifft, gibt jedoch keine Auskunft über die Gesamtdosis der Untersuchung. Das DLP bezieht zusätzlich die Größe des bestrahlten Volumens ein.

Die CT-Scanner besitzen bereits von Herstellerseite verschiedene Maßnahmen zur Dosisreduktion, die durch weitere aktive Strahlenschutzmaßnahmen seitens des CT-Anwenders ergänzt werden. Diese Maßnahmen können sowohl die Direktstrahlung, als auch die Reduktion der Streustrahlung umfassen.

Bei einer Schädel-CT-Untersuchung ist zum Beispiel eine Reduktion der Augenlinsendosis besonders wichtig, da bereits bei relativ geringer Strahlenbelastung die Entstehung eines sogenannten grauen Stars gefördert wird. Dies wird am effektivsten erreicht, indem die Augenlinsen beim Scannen nicht erfasst werden – zum Beispiel, indem der Patient mit stark zur Brust gezogenem Kinn gelagert wird oder indem das Fahrgestell des CT-Gerätes entsprechend geneigt wird. Damit kann die Strahlenbelastung der Augenlinsen um mehr als 90 Prozent gesenkt werden.

Bei Patienten, die nicht so gelagert werden können, dass die Augenlinsen ausgespart werden, kann der Schutz mit einem entsprechenden Linsenschutz-Produkt aus Bismuth erfolgen, was die Strahlenbelastung der Augen um 35-50 Prozent senkt. Dieses kann auf eine metallfreie Arbeitsschutzbrille als Abstandshalter aufgelegt werden, damit die Messung nicht durch das Schutzprodukt verfälscht wird.

Auch die Streustrahlung sollte reduziert werden, um strahlensensible Organe zu schützen, die außerhalb des zu untersuchenden Bereichs liegen. Vor allem bei der CT-Untersuchung im Schädelbereich wird ein Schilddrüsenschutz empfohlen, der jedoch nur aufgelegt und nicht im Nacken mit Klettbändern verschlossen wird, damit die Messung nicht verfälscht wird.

Besonders Augenlinsen, Schilddrüse, Brustgewebe und Geschlechtsorgane sind bei einer Computertomographie des Schädels durch Strahlung gefährdet. Durch entsprechende Schutzprodukte kann die Strahlendosis jedoch abhängig von der Region um 35-50 Prozent reduziert werden.

In der aktuellen Verordnung zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung (Strahlenschutzverordnung – StrlSchV) ist unter § 126 “Risikobeurteilung vor Strahlenbehandlungen klar definiert, wann und wie oft der Strahlenschutzverantwortliche die Gefährdung prüfen muss, die von der eingesetzten Strahlung ausgeht und wie lange der Bericht über diese Beurteilung aufbewahrt werden muss.¹⁶

Computertomographien als Früherkennungsuntersuchung zum Schutz vor Erkrankungen wie Lungenkrebs, Darmkrebs oder Verengungen der Herzkranzgefäße sind laut einer Aussage des Bundesamtes für Strahlenschutz, kurz BfS, gesetzlich nicht zulässig.¹⁷

Der Zulassung zu diesem Zweck muss zunächst eine Risiko-Nutzen-Beurteilung vorangestellt werden. Für Lungenkrebs-Früherkennungsprogramme ist seit dem 01.07.2024 eine Niedrigdosis-Computertomographie unter bestimmten Voraussetzungen und Auflagen für die medizinischen Einrichtungen erlaubt.¹⁸

Laut dem BfS ist die jährliche pro-Kopf-Strahlendosis pro Einwohner und Jahr im Zeitraum von 2007 bis 2018 gestiegen, was im Wesentlichen auf eine Zunahme der CT-Untersuchungshäufigkeit zurückzuführen ist.¹⁹

Was kostet eine Computertomographie?

Beim Vorliegen medizinischer Notwendigkeit, die vom behandelnden Arzt festgestellt wird, werden die Kosten der CT bei gesetzlich versicherten Patienten von den jeweiligen Krankenkassen übernommen.

Ein CT des Kopfes kostet beispielsweise – ohne Beratung – rund 170 Euro. Die Beratungskosten, verabreichte Kontrastmittel und nachträgliche dreidimensionale Nachbildungen werden zusätzlich in Rechnung gestellt.¹

Wissenswertes rund um die CT

Als einer der Väter der Computertomographie zählt der britische Elektrotechniker und Medizin-Nobelpreisträger Godfrey Newbold Hounsfield.

1970 machte er die ersten CT-Aufnahmen mit einem CT-Scanner der ersten Generation. Die Aufnahme dauerte damals 9 Tage und die Bildrekonstruktion 2,5 Stunden.

Bei den CT-Scannern der zweiten Generation konnte durch Verwendung eines ganzen flachen Strahlenfächers und den Einsatz einer Hochleistungs-Röntgenröhre die Aufnahmezeit auf etwa 20 Sekunden reduziert werden.

Heutzutage werden bereits Scanner der vierten Generation zur Untersuchung eingesetzt, Scanner der dritten Generation sind jedoch auch noch weit verbreitet. Scanner der vierten Generation nutzen einen stehenden Detektorring, der durchgängig mit bis zu 5000 Detektoren ausgestattet ist.

Interessant ist hierbei, dass die Scanner der vierten Generation keine Verbesserung, sondern lediglich eine andere Variante der dritten Generation darstellen. Mit einem CT-Scanner der vierten Generation können etwa 1000 Projektionen pro Sekunde gemessen werden.⁸

Das Deutsche Ärzteblatt publizierte 2023 eine medizinische Übersichtsarbeit, deren Literaturrecherche ergab, dass in Deutschland jährlich etwa 12 Millionen CT-Untersuchungen durchgeführt werden. Im Durchschnitt entfallen mehr als 60 % der kollektiven effektiven Dosis durch medizinische Strahlenbelastung auf die CT.²³

Kommentar von Prof. Dr. med. Hans Joachim von Büdingen

Es war eine Sensation und ein umwälzender medizinischer Fortschritt, als um 1970 Bilder von Strukturen des menschlichen Körpers, von Geweben und Knochen, mit Hilfe eines computergestützten Röntgen-Verfahrens, der Computertomographie, gezeigt werden konnten.

Das erste bildgebende Verfahren für die medizinische Diagnostik und Therapie war geboren, wurde bis heute (2024) stetig verfeinert und unentbehrlich. Laut dem Statistischen Bundesamt (Destatis) wurden in Deutschland 2021 pro 1000 Einwohner 160 Computertomographien durchgeführt. Das sind bei fast 84 Millionen Einwohnern mehr als 12 Millionen Untersuchungen.

Zu verdanken hat die Medizin diese revolutionäre Entwicklung dem südafrikanisch- US-amerikanischen Physiker Allan M.Cormack (1924 – 1989) und dem englischen Elektrotechniker Godfrey Hounsfield. Sie wurden 1979 mit dem Nobelpreis für Medizin oder Physiologie ausgezeichnet.

Vor der Ära der Computertomographie war es in der neurologischen Diagnostik nicht möglich, durch eine schmerzlose und verletzungsfreie Untersuchung zum Beispiel einen Hirntumor oder eine Hirnblutung bildgebend darzustellen.

Dies war besonders für die Schlaganfall-Diagnostik und -Therapie von größter Bedeutung, da in der Notfallsituation in kurzer Zeit entschieden werden konnte, ob ein Hirninfarkt durch Blutmangel in einer Hirnregion, eine Hirnblutung oder eine Subarachnoidalblutung vorliegt.

Bei letzterer dringt freies Blut in den mit Hirnflüssigkeit gefüllten Subarachnoidalraum ein. Diese Unterscheidung bestimmt das weitere therapeutische Vorgehen und hat die Behandlung des akuten Schlaganfalls durch die Thrombolyse, wie man die medikamentöse Auflösung eines Blutgerinnsels in einer Hirnarterie bezeichnet, oder die Thrombektomie, das heißt die mechanische Entfernung eines Blutgerinnsels, ganz wesentlich verbessert.

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Autoren

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Dipl.-Biol. Claudia Helbig unter Mitarbeit von Prof. Dr. med. Hans Joachim von Büdingen

Claudia Helbig ist Diplom-Human- und Molekularbiologin und hat zuvor eine Ausbildung zur Arzthelferin absolviert. Als wissenschaftliche Mitarbeiterin der Medizinischen Biochemie und Molekularbiologie hat sie Medizinstudenten in Pathobiochemie-Seminaren und Praktika betreut. Nach Ihrer Arbeit in der pharmazeutischen Forschung hat sie in einem Auftragsforschungsinstitut für klinische Studien unter anderem Visiten mit Studienteilnehmern zur Erhebung von Studiendaten durchgeführt und Texte für die Website verfasst. Mit ihrem interdisziplinären Hintergrund und ihrer Leidenschaft zu schreiben möchte sie naturwissenschaftliche Inhalte fachlich fundiert, empathisch und verständlich an Interessierte vermitteln. [mehr]

Quellen

1. Computertomographie; praktischArzt 2024 (abgerufen am 04.07.2024) – URL: https://www.praktischarzt.de/untersuchungen/computertomographie/
2. CT – Computertomographie; Radiologie am Luisenplatz; 2023 (abgerufen am 09.07.2024) – URL: https://www.radiologie-luisenplatz.de/CT
3. Duale Reihe Neurologie, 7., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage – Autoren: Masuhr, Karl F.; Masuhr, Florian; Neumann, Marianne – Publikation: Georg Thieme Verlag Stuttgart 2013 – DOI: 10.1055/b-003-106487
4. Duale Reihe Radiologie, 4., vollständig überarbeitete Auflage – Autoren: Reiser, Maximilian; Kuhn, Fritz-Peter; Debus, Jürgen – Publikation: Georg Thieme Verlag Stuttgart 2017 – DOI: 10.1055/b-004-132212
5. Computertomografie für MTRA / RT; 3., unveränderte Auflage – Autor: Riemer, Alex – Publikation: Georg Thieme Verlag Stuttgart 2022 – DOI: 10.1055/b000000792
6. ESUR Leitlinien für Kontrastmittel; European Society of Urogenital Radiology; 2018 (heruntergeladen am 09.07.2024)- URL: https://www.esur.org/wp-content/uploads/2022/03/ESUR-V0-Deutsch.pdf
7. Was ist Computertomographie (CT); Radiologie am Luisenplatz; 2023 (abgerufen am 08.07.2024) – URL: https://www.radiologie-luisenplatz.de/was-ist-ct
8. Bildgebende Verfahren in der Medizin, 2. Auflage – Autor: Dössel, Olaf – Publikation: Springer Vieweg Verlag Berlin Heidelberg 2016 – DOI: 10.1007/978-3-642-54407-1
9. Computertomographie (CT); Charité Universitätsmedizin Berlin; 2024 (abgerufen am 04.07.2024) – URL: https://neuroradiologie.charite.de/diagnostik/ct/
10. Praxishandbuch Schlaganfall, 1. Auflage – Autoren: Kraft, Peter; Köhrmann, Martin – Publikation: Urban & Fischer Verlag/ Elsevier GmbH 2020
11. Bildgebende Diagnostik in Neurologie und Neurochirurgie, 2., unveränderte Auflage – Autoren: Berlit, Peter; Grams, Astrid – Publikation: Georg Thieme Verlag Stuttgart – New York 2017 – DOI: 10.1055/b-004-135635
12. Human lung virtual histology by multi-scale x-ray phase-contrast computed tomography – Autoren: Reichmann, Jakob; Verleden, Stijn E.; Kühnel, Marc; Kamp, Jan C.; Werlein, Christopher; Neubert, Lavinia; Müller, Jan-Hendrik; Bui, Thanh Quynh; Ackermann, Maximilian; Jonigk, Danny; Salditt, Tim – Publikation: Phys Med Biol. 2023 May 30;68(11) – DOI: 10.1088/1361-6560/acd48d
13. Phase Contrast Computed Tomography; Technische Universität München, Institute for Advanced Study (IAS); (abgerufen am 08.07.2024) – URL: https://www.ias.tum.de/ias/research-areas/bio-engineering-imaging/alumni-focus-groups/phase-contrast-computed-tomography/
14. Grating-based phase-contrast and dark-field computed tomography: a single-shot method – Autoren: Teuffenbach, Maximilian; Koehler, Thomas; Fehringer, Andreas; Viermetz, Manuel; Brendel, Bernhard; Herzen, Julia; Proksen, Roland; Rummeny, Ernst J.; Pfeiffer, Franz; Noël, Peter B. – Publikation: Sci Rep 7, 7476 (2017) – DOI: 10.1038/s41598-017-06729-4
15. S3-Leitlinie Schlaganfall Version 3.3; Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften e. V. (AWMF online); AWMF-Register-Nr. 053-011 – URL: https://register.awmf.org/assets/guidelines/053-011l_S3_Schlaganfall_2023-05.pdf
16. Verordnung zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung (Strahlenschutzverordnung – StrlSchV) 2018 – URL: https://www.gesetze-im-internet.de/strlschv_2018/StrlSchV.pdf
17. Computertomographie zur Früherkennung schwerer Krankheiten; IGeLMonitor; 15.04.2020 (abgerufen am 10.07.2024) – URL: https://www.igel-monitor.de/igel-a-z/igel/show/computertomographie-ct-zur-frueherkennung-schwerer-krankheiten.html
18. Lungenfrüherkennung für starke Raucher*innen: Neue Verordnung und ihre Umsetzung; Bundesamt für Strahlenschutz; 2024 (abgerufen am 04.07.2024) – URL: https://www.bfs.de/DE/themen/ion/anwendung-medizin/frueherkennung/lungenkrebsfrueherkennung.html
19. Röntgendiagnostik: Häufigkeit und Strahlenexposition für die deutsche Bevölkerung; Bundesamt für Strahlenschutz; 2024 (abgerufen am 04.07.2024) – URL: https://www.bfs.de/DE/themen/ion/anwendung-medizin/diagnostik/roentgen/haeufigkeit-exposition.html
20. Röntgen – Nutzen und Risiken mit integriertem Röntgenpass; Bundesamt für Strahlenschutz; 2023 (abgerufen am 04.07.2024) – URL: https://www.bfs.de/SharedDocs/Downloads/BfS/DE/broschueren/ion/stko-roentgen.pdf?__blob=publicationFile&v=18
21. Radiologische Untersuchungen: Strahlenexposition richtig vergleichen und einordnen – Autor: Lenzen-Schulte, Martina – Publikation: Dtsch Arztebl 2023; 120(9): A-392 / B-334 – URL: https://www.aerzteblatt.de/archiv/230060/Radiologische-Untersuchungen-Strahlenexposition-richtig-vergleichen-und-einordnen
22. Natürliche Strahlung in Deutschland; Bundesamt für Strahlenschutz; 2023 (abgerufen am 04.07.2024) – URL: https://www.bfs.de/DE/themen/ion/umwelt/natuerliche-strahlung/natuerliche-strahlung_node.html
23. Radiation exposure in computed tomography – Autoren: Bos, Denise; Guberina, Nika; Zensen, Sebastian; Opitz, Marcel; Forsting, Michael, Wetter, Axel – Publikation: Deutsches Ärzteblatt international; 120:135-41 – DOI: 10.3238/arztebl.m2022.0395