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6 KAPITEL 1. BILDGEBENDE VERFAHREN Hounsfield-Skala Abbildung 1.8: Schwächungskoeffizienten von Gewebe, bezogen auf Wasser [18] Wie gut eine bestimmte Gewebeart im Röntgenbild zu sehen ist, ist bedingt durch ihren Schwächungskoeffizienten, der für den Grad an Absorbtion der Röntgenstrahlen steht. Der Schwächungskoeffizient wird in Hounsfield-Units (HU) angegeben. Alle Gewebearten lassen sich so in einer, nach Godfrey Hounsfield benannten, Hounsfield-Skala einordnen (siehe Abbildung 1.8). Die Werte beziehen sich auf Wasser mit 0 HU. Mammographie Die Mammographie, also die Durchleuchtung der weiblichen Brust, dient der Vorsorge und Diagnose krankhafter Veränderungen im Brustgewebe. Um weiches Gewebe differenziert darzustellen werden sehr weiche Strahlen eingesetzt (vgl. Abschnitt 1.2.1). Dadurch ist die Strahlenbelastung der Patientin relativ hoch. Angiographie In einer Angiographie werden Blutgefäße mit Hilfe eines Kontrastmittels röntgenologisch dargestellt. Kontrastmittel sind Stoffe mit hoher Absorbtionsrate, die sich im Röntgenbild besonders hervorheben. So können beispielsweise Ausweitungen von Blutgefäßen (Aneurismen) und Bildung von Blutpfropfen (Thrombosen) diagnostiziert und behandelt werden. Ein besonderes Verfahren zur Darstellung von Blutgefäßen im Kopf ist die Digital Substraction Angiography (DSA). Dabei dienen mehrere Bilder des Kopfes gemittelt als Maske (1.9a). Von einer gemittelten Bildreihe des Kopfes mit Kontrastmittel (1.9b), wird die Maske subtrahiert um ein Bild mit ausschließlich dargestellten Blutgefäßen (Angiogramm, siehe 1.9c) zu bekommen. (a) (b) (c) Abbildung 1.9: Digitale Substraktionsangiographie [25]
1.3. MAGNETRESONANZTOMOGRAPHIE 7 1.3 Magnetresonanztomographie Ein ebenso wichtiges tomographisches Verfahren wie die CT, bildet die Magnetresonanztomographie (MRT). Allerdings basiert die MRT auf völlig anderen physikalischen Effekten als die CT und liefert somit auch andersartige Bilder. Diese physikalischen Effekte und die resultierende Bildgebung werden im Folgenden beschrieben. 1.3.1 Bildgebung Die MRT nutzt den hohen Anteil an Wasser im menschlichen Organismus zur Bildgebung. Grundlage dafür ist die 1946 von Felix Bloch und Edward M. Purcell entdeckte Kernmagnetische Resonanz. Durch Anlegen eines starken magnetischen Feldes richten sich die Wasserstoffatome im Körpergewebe aus. Mit Hilfe eines Hochfrequenzimpulses und der daraus resultierenden Resonanz lässt sich die Verteilung von Wasser im Körper darstellen. Resonanzerzeugung Ein Wasserstoffkern richtet sich aufgrund seines Eigendrehimpulses nach einem magnetischen Grundfeld aus 6 . Durch Anregung mit einem Hochfrequenzimpuls (HF-Impuls) wird die Ausrichtung des Kerns abgelenkt. Wird der HF-Impuls abgestellt richtet sich der Kern wieder parallel zum Grundfeld aus. Bei diesem Vorgang, der Relaxation, geben die Atomkerne ein Resonanzsignal, also eine geschwächte Form des HF-Impulses, ab. Dieses wird Free Induction Decay (FID) genannt. Anhand der Intensität des FID lässt sich die Dichte der Wasserstoffatome in einer bestimmten Region bestimmen. Technische Ausführung Es gibt verschiedene Arten von Magneten die zur Erzeugung der Magnetfelder eingesetzt werden. Neben dem Permanentmagnet und dem Normalleiter, ist der Supraleiter im Hinblick auf Bildgüte und Betriebskosten zu favorisieren [18]. Er zeichnet sich durch hohe Stärke (bis zu 4 Tesla) und Stabilität des magnetischen Feldes aus. Dabei sind Magnetfelder in der Regel für den Patienten unschädlich 7 . Allerdings kann die Untersuchung eine hohe psychische Belastung darstellen, ausgelöst durch die räumliche Enge und der hohen Lautstärke (bis 140 Dezibel [17]) des Geräts. 1.3.2 Diagnostik Die Bilder der Magnetresonanztomograhie zeichnen sich durch hohe Auflösung und der hervoragenden Darstellung von weichem Gewebe mit hohem Wasseranteil und anatomischer Struktur aus, wie Abbildung 1.10a verdeutlicht. Sie dienen daher als Refernz für nuklearmedizinische Bilder und werden auch zur Fusionierung herangezogen (siehe Kapitel 5.1). Es ist ausserdem möglich, Bewegung und Geschwindigkeit von Flüssigkeiten zu messen, was die Darstellung von Gefäßen, genannt Magnetresonanzangiographie (MRA) ermöglicht (siehe Abbildung 1.10b). (a) (b) Abbildung 1.10: Magnetresonanzverfahren [17] 6 vielmehr richtet sich die Spinachse des Kerns aus (siehe Anhang B.3 Kernspin) 7 Allerdings können Patienten mit Herzschrittmacher oder sonstigen metallenen Implantaten nicht untersucht werden.
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