Wie die Dual-Source-Technologie die Computertomographie verändert

Die zeitliche Auflösung der Dual-Source-CT-Scanner Somatom Definition Flash und Somatom Force erreichte zuvor für unmöglich gehaltene Geschwindigkeiten und lässt die CT-Bildgebung seither immer häufiger zum Standard in der klinischen Routine der Kardiologie werden. Heute lässt sich das schlagende Herz in Sekundenbruchteilen aufnehmen – bei einer Röntgendosis im Bereich des konventionellen Röntgens.

Doch auch für viele andere Felder der medizinischen Bildgebung bringt die Dual-Source-Computertomographie (DSCT) markante Fortschritte, gleich ob in der Notfallmedizin oder der Kinderheilkunde – und zwar für alle Patienten, unabhängig von deren Gewicht, Alter und gesundheitlichem Allgemeinzustand.

Die Bandbreite der Anwendungsbereiche der Computertomographie hat sich mit DSCT ebenso deutlich erweitert wie die Bildqualität verbessert wurde. Klinische Studien und Anwender-Erfahrungen aus aller Welt belegen, wie Patienten von den innovativen Technologien der Dual-Source-Scanner von Siemens Healthcare profitieren.

Technologischer Durchbruch

Vom Jahr 2002 an arbeiteten Siemens-Entwickler an einem völlig neuartigen Scanner-Aufbau: Sie setzten in die CT-Gantry zwei Mess-Systeme ein, in einem 90-Grad-Winkel versetzt, um so höhere zeitliche Auflösungen und spektrale Bildinformationen zu erreichen.

Die Grundlage der DSCT mit je zwei Röntgenröhren und Detektoren in einem System war gelegt. Dabei rotieren die beiden Röntgenröhren und Detektoren um den Patienten und akquirieren die Bilddaten in der Hälfte der Zeit, die konventionelle Single-Source-Scanner benötigen.

Generieren die zwei Röhren Strahlung unterschiedlicher Energieniveaus – wird also beispielsweise bei der einen Röhre eine Stromspannung von 80 Kilovolt (kV) angelegt, bei der anderen von 140 kV – spricht man von spektraler Dual-Energy-Bildgebung. Mit deren Hilfe lassen sich verschiedene Materialien im Körper – Gewebe, Knochen, Implantate – präziser voneinander differenzieren. Funktionelle Parameter wie die Kontrastmittelkonzentration in Lunge, Herzmuskel oder Tumoren können so zusätzlich zu den morphologischen Informationen dargestellt werden.

Der DSCT verdankt die Computertomographie heute nicht nur eine deutliche höhere Geschwindigkeit, eine stark verbesserte Bildqualität und enorm gesteigerte Sensitivität und Spezifizität. Zugleich wurden bei vielen Untersuchungen die begleitende Vor- und Nachsorge obsolet – sei es die Gabe von Beta-Blockern bei der Herz-CT oder die Sedierung von Babys –, ebenso das Atemanhalten bei Thorax-Aufnahmen. Die Perfusionsbildgebung gelangte in die klinische Routine und die Röntgendosen wurden drastisch reduziert.

Schnelle Diagnostik in der Notfallmedizin

Werden beispielsweise Patienten mit akutem Brustschmerz in die Notaufnahme eingeliefert, ist eine schnelle und verlässliche Bildgebung ganz wesentlich für eine zügige und aussagekräftige Diagnostik. Um die Ergebnisse der Patientenbehandlung zu verbessern und die Ressourcen des Krankenhauses möglichst effizient einzusetzen, müssen die Ärzte im Rahmen eines sogenannten Triple-Rule-Outs rasch die drei häufigsten Ursachen des akuten Brustschmerzes ausschliessen: Myokard-Infarkt, Lungenembolie und Aortendissektion. Eine Ein-Stopp-Strategie in der Diagnostik bietet hier deutliche Vorteile gegenüber mehrfach durchgeführten Einzeltests und längeren Überwachungsintervallen.

Gerade bei solchen Notfallpatienten, für die ein schnelles und sicheres Triple-Rule-Out lebenswichtig sein kann, zahlen sich die Stärken der DSCT in der Kardio- und Thorax-Bildgebung aus. Wie Studien belegen kann die DSCT-Angiographie dank verbesserter Therapieentscheidungen – gegenüber dem Standardverfahren mit Stress-Elektrokardiogramm – zu einer deutlichen Reduzierung des Aufenthalts bei gleichzeitiger Kosteneinsparung führen. Die Siemens DSCT-Scanner ermöglichen diagnostische Bildgebung mit nur einem Scan und einer einzigen Kontrastmittelgabe, um den Brustkorb, die Herzkranzgefässe und die gesamte Aorta beurteilen zu können.

Flash- und Turbo-Flash-Modus bieten dabei hervorragende Bildqualität bei niedrigeren Röntgendosen als konventionelle CT-Scanner. Insbesondere bei Lungenembolie unterstützt DSCT schnellere Diagnostik und einen zügigen Therapiebeginn, da sie nicht nur die Ursache – den Embolus oder mehrere kleine Emboli – zeigt, sondern auch deren Effekt auf die Durchblutung der Lunge darstellen kann. Und bei Kindern hat DSCT gezeigt, wie sie dank höherer Spezifizität und Sensitivität die Diagnostik bei kleinen und distalen Lungenembolien verbessern kann.

«Mit Somatom Force gibt es für die Computertomographie nahezu keine Kontraindikationen mehr», bekräftigt Privatdozent Dr. Thomas Henzler, Leiter der Kardio-Thorax-Bildgebung an der Universitätsmedizin Mannheim. «Der Scanner erlaubt präzise und individualisierte Bildgebung für alle Patienten und verändert damit unser Verständnis der Computertomographie völlig.»

Aufnahmen des Brustkorbs ohne Atemanhalten

Ein entscheidender Punkt bei vielen zeitkritischen Notfallsituationen und bei schwierigen Fällen ist eine qualitativ hochwertige diagnostische Bildgebung ohne Atemanhalten. Dies gilt für Traumapatienten ebenso wie für sehr junge und sehr alte Menschen, die den Atem gar nicht oder nicht für längere Zeit anhalten können. Schnelle Scans können so eine Anästhesie oder Intubationsnarkose überflüssig machen und verhindern damit Zusatzkosten. Ausserdem verringern sie das Risiko für den Patienten, welches mit einer Narkose einhergeht.

Industrieweit sind die Scan-Geschwindigkeiten der beiden Siemens-DSCT-Systeme Somatom Force (73,7 cm in der Sekunde) und Somatom Definition Flash (45,8 cm/s) führend. Aufnahmen des gesamten Brustkorbs sind mit dem Somatom Definition Flash in 0,6 Sekunden möglich, ein Scan von Brustkorb, Bauchraum und Becken dauert im High-Pitch-Modus 1,4 Sekunden. Bewegungsartefakte lassen sich so deutlich reduzieren. Eine Darstellung des Lungenparenchyms und der Gefässstrukturen sind ohne Atemanhalten in diagnostischer Qualität möglich. «Das ist eindeutig ein Durchbruch», urteilt Prof. Dr. Michael Lell, Leitender Oberarzt am Radiologischen Institut des Universitätsklinikums Erlangen. «Der Scan ist so schnell, dass wir damit Patienten untersuchen können, die ihren Atem nicht anhalten. Und dennoch erhalten wir perfekte Bilder.»

Dynamische Perfusion bei Dosiswerten konventioneller Aufnahmen

In der Onkologie können die Therapien präzise individuell auf Patienten zugeschnitten werden. Dies geht umso besser, je detaillierter im Rahmen von Erkennung, Behandlung und Monitoring von Tumoren – etwa der Leber und des Gastrointestinaltrakts – die Informationen über Parameter wie Blutfluss, Blutvolumen, Durchflusszeit und Durchlässigkeit sind. Allerdings erfordert diese dynamische Perfusion – eine 4-D-Bildgebung, die neben der Morphologie auch die Funktion der Organe und Gefässe darstellt – im Regelfall hohe Röntgendosen, die im Zuge der Folgeuntersuchungen hohe akkumulierte Gesamtdosen zur Folge haben.

Anders mit dem Somatom Force: Hier sind Perfusionsaufnahmen mit Röntgendosen möglich, die nicht höher liegen als bei konventionellen Mehrphasen-Untersuchungen des Bauchraumes. Der Stellar-Infinity-Detektor und der neue Dosis-Schutz «Adaptive Dose Shield» erlauben eine Reduzierung der Röntgendosis bei der 4-D-Bildgebung gegenüber anderen modernen CT-Modellen um bis zu 50 % – von 30 bis 40 auf 12 bis 15 Millisievert. Dabei deckt Somatom Force einen Scan-Bereich von bis zu 22 cm ab – und damit vollständige Organe. «Eine Perfusionsaufnahme der gesamten Leber ist nun mit der Dosis eines konventionellen Leberprotokolls in Höhe von etwa zehn Millisievert möglich», bestätigt Prof. Dr. Hatem Alkadhi, Leitender Arzt am Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie am Universitätsspital Zürich.

Funktionale Informationen über die Leistungsfähigkeit des Herzmuskels

Die Koronar-CT-Angiographie (CCTA) ist eine wichtige nicht-invasive Methode, um koronare Arterienkrankheiten zu erkennen. Besonders bei mittelgradigen Läsionen sind aber Informationen über die hämodynamische Bedeutung von Koronarstenosen wichtig für die Entscheidung, ob ein Patient von einer Herzmuskel-Revaskularisation profitieren würde.

Wird die CCTA dafür mittels einer CT-Perfusionsuntersuchung des Herzmuskels um funktionale Informationen erweitert, erhält der Kardiologe Auskunft über Blutfluss und -volumen im Herzmuskel und kann verlässlich zwischen gesundem und geschädigtem Herzmuskelgewebe unterscheiden.

Die dynamische CT-Perfusionsbildgebung akquiriert dabei nach einer Kontrastmittelgabe über einen gewissen Zeitraum hinweg mehrfach Bilddaten, um die Durchblutung des Herzmuskels exakt zu ermitteln, weitere Aufnahmen oder Hybrid-Bildgebung werden so vielfach obsolet.

Dank ihrer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung und grösserer Volumen-Abdeckung bringen die DSCT-Scanner von Siemens Healthcare die dynamische CT-Perfusion in die klinische Routine – und damit die verbesserte Einschätzung koronarer Läsionen und deren Behandlung. «DSCT ermöglicht hier neue Protokolle und erlaubt es uns, Innovationen wie neue Applikationen zu nutzen – etwa die dynamische Myokard-Perfusion», sagt Dr. Francesca Pugliese vom William-Harvey-Research-Institut am Barts-London-Chest-Hospital, Queen-Mary-Universität, London.

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