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Im Photon-Counting liegt die Zukunft der CT

Detektortechnologie, Photon-Counting und Dosiseffizienz: Das sind die Schlagworte, die die Wissenschaft in der Computertomographie derzeit umtreiben. Dabei bietet die CT schon heute nicht nur Möglichkeiten, weit unterhalb eines jeden Gefährdungsniveaus, sondern auch Potential für Entwicklungen, die diese diagnostische Methode auf neue Ebenen heben werden. Prof. Dr. Willi Kalender, Direktor des Instituts für Medizinische Physik an der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg und erster wie jüngster Träger des Gary-Glazer-Preises, gewährt Einblicke in die Zukunft der CT.

Der CT gehört die Zukunft

Professor Kalender zeigt sich überzeugt: Die CT wird zukünftig verstärkt eingesetzt werden! „Was ich derzeit als einzige Hürde ansehe, ist die zu Unrecht verbreitete Dosisphobie“, erklärt der vielfach ausgezeichnete Physiker. „Dabei befinden wir uns schon jetzt teilweise unterhalb jeglichen Gefährdungsniveaus. Und die Dosisreferenzwerte sollen zukünftig auch weiter reduziert werden. Ich sehe das jetzige Jahrzehnt und garantiert auch das nächste als Ära der Sub-Millisievert CT. Mit allen bisherigen Dosisreduktionsmaßnahmen waren wir sehr erfolgreich.“

Kalender spricht von neuen Detektortechnologien, die sich ihren Weg in den klinischen Einsatz bahnen sowie neuen Verfahren, die bislang unvorstellbare Möglichkeiten bieten. So ist hinsichtlich der Dosiseffizienz nicht nur die Absorption zu beachten, sondern ebenso die geometrische Effizienz.

 

„Dank neuer Detektortechnologien können wir beides verbessern und auch das Elektronikrauschen deutlich reduzieren“, so Kalender. Tube Current Modulation, dynamische Kollimierung, iterative Bildrekonstruktion und dosiseffiziente Detektoren spielen hier Hand in Hand, um bei Werten von weit unter einem Millisievert gute Ergebnisse zu erzielen. So eignet sich der Einzelphotonen-Nachweis besonders gut zur Reduktion von Elektronikrauschen. „Direktkonvertierende Detektoren mit CdTe-Kristallen und kleinen Pixeln lassen Details bis auf 80 µm sichtbar werden“, so der Experte. Dies ist auch die Grundlage für die von Kalender neu entwickelte CT der Brust, die die hohe Auflösung und Dosiseffizienz nutzt und gleichzeitig die Kompression der Brust unnötig macht, was die Patientinnen schätzen werden.“

Photonen zählen, Energie bestimmen

Die neue Photon-Counting-Technologie verspricht deutliche Verbesserungen sowohl in der Bildauflösung als auch in der Dosiseffizienz. „Derzeit hängt das Verfahren Brust-CT noch in der Zulassung beim Bundesamt für Strahlenschutz, aber ich hoffe, dass wir es bald auch klinisch nutzen dürfen. Siemens hat bereits zwei dieser Geräte in den USA beim NIH stehen und in Gebrauch“, verrät der Physiker.

Allein bei der Brust-CT lässt sich auf diese Weise die Strahlendosis so drastisch reduzieren, dass keine höhere Belastung als beim Screening auftritt. „Wenn Sie die Brust-CT mit Cadmium-Tellurid (CdTe)-Detektor bei 100 µm Detektor-Pitch und 1.000 Bildern pro Sekunde durchführen, dabei sechs- bis zwölf-Sekunden-Spiral-Scans mit 60 kV machen, erhalten Sie Bilder, die wunderbar klar und deutlich sind“, erläutert Prof. Kalender.

Zur Machbarkeit dieser Technologie publizierte er 2017 eine Studie (Eur Radiol 2017), in der nachgewiesen wird, dass der Photon-Counting-CT 3D-Daten mit klar abgegrenzten Strukturen liefert. „Da beim Photon-Counting jedes einzelne Photon gezählt und dessen Energie bestimmt wird, können wir bei hoher Dosisreduktion maximale Auflösung erhalten. In meiner Studie habe ich gezeigt, dass wir gerade Verkalkungen im dreidimensionalen Raum wunderbar lokalisieren konnten.“

Es gibt jetzt schon zahlreiche Möglichkeiten, die Strahlenbelastung auf ein Minimum zu reduzieren, doch das Photon-Counting wird die CT in Summe weiter nach vorne bringen und auf ein neues Niveau heben, dessen ist sich der Physiker sicher. „Letztlich wird jede CT-Anwendung profitieren. Deshalb ist die eingangs erwähnte Dosisphobie auch unbegründet“, zeigt er sich überzeugt. „Wir wissen und können nachweisen, dass die CT bei geringem Risiko einen sehr hohen Nutzen aufweist.“

 

Profil:

Prof. Dr. Willi Kalender ist Direktor des Instituts für Medizinische Physik an der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg. Nach seinem Studium der Physik und Mathematik an der Universität Bonn, spezialisierte er sich im Bereich Medizinische Physik. Er ist Gründer von mehr als 10 universitären Spin-Off Unternehmungen, die sich dem Transfer wissenschaftlicher Ergebnisse in die medizinische Anwendung von Produkten widmen. Prof. Kalender ist Träger von 24 Auszeichnungen und Preisen, darunter erster Träger des Gary-Glazer-Preises, mit dem er 2018 auf dem CT-Symposium in Garmisch bedacht wurde.

BU: Beim Photon-Counting wird jedes einzelne Photon gezählt und dessen Energie bestimmt.

Bildquelle: GiroScience/Shutterstock.com

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