Röntgendiagnostik
Einleitung

Die Röntgenaufnahme ist heute ein wichtiger und unverzichtbarer Bestandteil der medizinischen Gerätediagnostik. Als erstes bildgebendes Verfahren revolutionierte die Röntgendiagnostik die Möglichkeiten der Medizin und bereitete den Weg für moderne Verfahren wie die Computertomographie (CT), die Magnetresonanztomographie (auch MRT, NMR oder Kernspintomographie genannt) sowie die heutige Strahlentherapie in der Krebsbehandlung. Die Entdeckung der Röntgenstrahlen am 8. November 1895 an der Universität von Würzburg geht auf den deutschen Physiker Wilhelm Conrad Röntgen zurück, der hierfür im Jahre 1901 den Nobelpreis für Physik erhielt. In den folgenden Jahren wurde das Röntgen-Verfahren bereits zur Skelettdiagnostik eingesetzt. Mit der Entdeckung und Dokumentation von strahlenbedingten Schädigungen des menschlichen Gewebes tat sich die Möglichkeit zur Behandlung maligner (bösartiger) Tumoren auf. Die technologische Entwicklung heute ist auf dem Stand der digitalen Röntgendiagnostik, die eine schnelle und effiziente Auswertung bzw. Befundung der Bilder ermöglicht.

Das Verfahren

Erzeugung von Röntgenstrahlen
Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen, die im elektromagnetischen Spektrum zwischen dem UV-Licht und der Gamma-Strahlung liegen. Sie werden mithilfe einer Röntgenröhre erzeugt, die einen speziellen Aufbau hat: zwei Elektroden (Kathode – Wolframdraht; und Anode) befinden sich in einem Glaszylinder, in dem ein Vakuum herrscht. Um Röntgenstrahlen zu generieren wird nun der Wolframdraht zum Glühen gebracht, sodass sich Elektronen aus dem Material herauslösen, die anschließend in Richtung Anode beschleunigt werden. Treffen die Elektronen auf die Anode, wird Energie frei, die zu einem Prozent in Röntgenstrahlung umgesetzt wird. Der Rest der Energie geht als Wärme verloren. Der Ort (Anode) auf den die Elektronen der Kathode treffen wird als Brennfleck bezeichnet.

Die entstandene Röntgenstrahlung besteht aus zwei unterschiedlichen Komponenten:

  • Bremsstrahlung – Diese Röntgenstrahlung entsteht beim Abbremsen der Elektronen und besteht aus einem kontinuierlichen Energiespektrum, dessen niederenergetische Strahlung stark vom Gewebe absorbiert wird, sodass hier eine Strahlenbelastung besteht. Aus diesem Grund muss die Strahlung durch einen gesetzlich vorgeschriebenen Filter entfernt werden.
  • Charakteristische Strahlung – Diese Strahlung bildet ein Linienspektrum und überlagert die Bremsstrahlung.

Je nach Spannung, die an die Röntgenröhre angelegt wird, entsteht eine unterschiedliche Strahlenqualität, die in Elektronenvolt angegeben wird. Weiche Strahlung hat eine Stärke von unter 100 keV (Kilo-Elektronenvolt) und erzeugt Weichstrahlaufnahmen, die feinste Gewebeunterschiede darstellen können, aber auch eine hohe Strahlenbelastung zur Folge haben. Harte Strahlung hat eine Stärke von 100 keV bis 1 MeV (Mega-Elektronenvolt) und erzeugt Hartstrahlenaufnahmen, deren Kontrast ebenso wie die Strahlenbelastung geringer ist als bei Weichstrahlenaufnahmen.

Entstehung von Röntgenbildern
Die erzeugten Röntgenstrahlen breiten sich von dem Brennfleck der Anode divergent (vom Zentrum weg) aus und treffen auf den Körper des Patienten. Nach dem Durchtritt durch das Gewebe treffen die Strahlen auf den Röntgenfilm. Der Röntgenfilm ist mit lichtempfindlichen Silberbromidkristallen beschichtet und in einer Kassette untergebracht. Verwendet werden sogenannte Film-Folien-Kombinationen: Die Folien (Verstärkerfolien) bestehen aus Leuchtstoffen, die bei Kontakt mit den Röntgenstrahlen fluoreszieren und zu 95 % auf den Röntgenfilm einwirken, während die Röntgenstrahlen selbst nur 5 % der Filmschwärzung verursachen. Die Verstärkerfolien sind auf der Rück- und Vorderseite der Kassette eingeklebt und bestimmen je nach Empfindlichkeitsklasse die nötige Strahlendosis für ein scharfes Bild. Kriterien, die die Qualität eines Röntgenbildes bestimmen sind wie folgt:

  • Kontrast – Der Kontrast wird vor allem durch Streustrahlung verschlechtert: Diese entsteht beim Durchtritt durch das Gewebe und kann durch ein Streustrahlenraster gemindert werden.
  • Unschärfe – Bewegungsunschärfe, geometrische Unschärfe, Film-Folien-Unschärfe

Röntgendiagnostik
Röntgendiagnostik ist eine Sammelbezeichnung für bildgebende Verfahren, die mit Hilfe von Röntgenstrahlen eine Darstellung von Veränderungen im Inneren des menschlichen Körpers erzeugen.

Wichtige Verfahren der Röntgendiagnostik sind:

  • Konventionelle Röntgendiagnostik (Projektionsradiologie)
  • Computertomographie (CT)*
  • Angiographie

*Die Computertomographie wird in einem gesonderten Kapitel beschrieben.
Im nachfolgenden Kapitel werden im Wesentlichen Methoden der konventionellen Röntgendiagnostik vorgestellt.

Native Röntgenbilder werden nach unterschiedlichen Kriterien beurteilt. Die beurteilende Person betrachtet das Röntgenbild wie einen Patienten, der ihm gegenüber steht, das bedeutet, dass die Seiten links und rechts vertauscht sind. Komplexe anatomische Verhältnisse erfordern eine Aufnahme in mindestens zwei Ebenen. Damit ist gemeint, dass der Körper aus unterschiedlichen Blickwinkeln geröntgt wird. Da ein Röntgenbild das Negativ des tatsächlichen Gewebes darstellt, werden weiße Strukturen als Verschattung und schwarze als Aufhellung bezeichnet. Pathologische Veränderungen stellen sich oft nur als kleine Nuance einer andersartigen Verschattung bzw. Aufhellung dar. Je dichter ein Gewebe, desto stärker ist die Absorption der Röntgenstrahlung und desto heller ist die Fläche auf dem Röntgenbild. Orientierend werden vier Dichtegruppen unterschieden:

  • Knochen  – Geringe Bildschwärzung (sehr hell auf dem Röntgenbild), die durch die starke Absorption der Röntgenstrahlung entsteht.
  • Wasser – Erlaubt die Abgrenzung von gashaltigen und fetthaltigen Strukturen und kann außerdem pathologisch in Körperhöhlen auftreten wie z. B. bei Aszites (Bauchwasser).
  • Fett – Hohe Bildschwärzung (dunkel auf dem Röntgenbild), die durch die geringe Absorption der Röntgenstrahlung entsteht. Vor allem in der Mamma (weibliche Brust) ist das Fettgewebe im Röntgenbild gut sichtbar.
  • Luft – Sehr hohe Bildschwärzung (nahezu komplett schwarz), die durch die fast nicht vorhandene Absorption der Röntgenstrahlung entsteht. Physiologisch ist Luft vor allem im Darm und in der Lunge gut im Röntgenbild erkennbar.

Eine dynamische Ausführung der Röntgendiagnostik stellt die sogenannte Durchleuchtung dar. Hierbei wird in Echtzeit die zu untersuchende Region auf einem Monitor dargestellt. Die Aufnahmen werden individuell angepasst und ermöglichen so die Betrachtung aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Außerdem können bewegliche Strukturen, wie etwa die Kontraktionen des Herzens, besser beobachtet werden. Vor allem bei Kontrastmitteluntersuchungen ist eine Durchleuchtungsuntersuchung sinnvoll. Eine Durchleuchtung wird durchgeführt bei:

  • Lokalisation unklarer Befunde
  • Einstellung von Zielaufnahmen
  • Funktionsaufnahmen wie etwa bei einer Magen-Darm-Passage
  • röntgenologischer Kontrolle bei der Platzierung von Kathetern, Sonden und Führungsdrähten
  • gezielter Punktion zur histologischen Gewinnung von Material (Histologie – Lehre der Gewebe)
  • Beurteilung des Kontrastmittelablaufs in Hohlorganen oder Gefäßen
  • Reposition von Frakturfragmenten (Knochenteile, die nach einem Knochenbruch falsch liegen und wieder neu positioniert werden müssen)

Bei einer Durchleuchtungsuntersuchung befindet sich der Patient auf einem meist kippbaren Tisch, unter dem sich die Röntgenröhre befindet. Vor bzw. oberhalb des Patienten befinden sich Detektoren, die die eintreffenden Röntgenstrahlen nach dem Weg durch den Körper auffangen und in elektrische Impulse übersetzen. Die Detektoren können durch den Radiologen (Facharzt für bildgebende Diagnostik) in allen drei Raumachsen bewegt werden, sodass vielfältige Aufnahmerichtungen möglich sind. Außerdem lässt sich der Tisch von der stehenden Position in die Waagerechte kippen oder auch darüber hinaus, sodass eine Kopftieflage entsteht.

Röntgenuntersuchung mit Kontrastmittel
Kontrastmittel werden verwendet, um die Dichteunterschiede so zu vergrößern, dass das darzustellende Organ von seiner Umgebung optimal abzugrenzen ist. Da Kontrastmittel potentielle schwere Unverträglichkeiten auslösen können, ist der Patient vorher aufzuklären.

Röntgenkontrastmittel werden eingesetzt bei der:
 

  • Bronchographie
  • Darstellung von Gefäßen
  • Darstellung  der Gallenwege z. B. bei einer ERCP (endoskopisch retrograde Cholangiopankreatikographie)
  • Darstellung des Gastrointestinaltraktes
  • Myelographie

Röntgenpositive Kontrastmittel absorbieren die Röntgenstrahlen verstärkt und heben somit den Kontrast. Ein Beispiel hierfür ist Bariumsulfat, das z. B. bei der Magen-Darm-Passage eingesetzt wird. Weiterhin werden Iodverbindungen wie z. B. Trijodbenzoesäure eingesetzt. Röntgennegative Kontrastmittel setzen die Absorption der Röntgenstrahlung durch das Gewebe herab. Dabei handelt es sich in der Regel um Gase wie Luft oder Kohlendioxid. Wie bereits erwähnt, sind unerwünschte Wirkungen nicht zu vernachlässigen. In erster Linie treten Unverträglichkeitsreaktionen in Form einer anaphylaktischen (allergischen) Reaktion auf, die eine sofortige Unterbrechung der Kontrastmittelgabe erfordern. Eine Beeinträchtigung der Nierenfunktion bis hin zur akuten Niereninsuffizienz (Nierenschwäche) sowie eine Beeinflussung der Schilddrüsenfunktion durch ein jodhaltiges Kontrastmittel sind möglich.

Spezielle Untersuchungs-Varianten der Röntgentechnologie (konventionellen Röntgendiagnostik) werden nachfolgende in den gesonderten Unterkapiteln dargestellt:

  • Abdomenleeraufnahme (Nativaufnahme des Abdomens, d. h. ohne Kontrastmittel) bzw. Abdomenübersicht (Röntgenaufnahme des Abdomens im Stehen, Liegen oder in Linksseitenlage)
  • Angiographie
  • Arthrographie
  • Bronchographie
  • Dünndarmdarstellung nach Sellink
  • ERCP
  • Kolonkontrasteinlauf
  • Myelographie
  • Magen-Darm-Passage
  • Mammographie
  • Ösophagusbreischluck
  • Röntgen-Thorax
  • Röntgen-Abdomen bzw. Abdomenleeraufnahme/Abdomenübersicht
  • Röntgen von Knochen und Gelenken
  • i. v. Pyelogramm
  • Phlebographie

Literatur

  1. Wetzke M: Bildgebende Verfahren. Elsevier, Urban & Fischer Verlag 2007
  2. Blohm L, Lasserre A: Allgemeine und spezielle Radiologie: Kurzlehrbuch zu GK2 und GK3. Elsevier, Urban & Fischer Verlag 2003
     
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