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Röntgen

Abstract

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen, die entsprechend ihrer Wellenlänge zwischen der Ultraviolett- und Gammastrahlung eingeordnet werden und in der medizinischen Diagnostik einen festen Stellenwert haben. So werden sie beim konventionellen Röntgen (z.B. Röntgenaufnahme des Thorax) sowie zur Mammographie, aber auch in Verbindung mit einer Kontrastmittelgabe (z.B. bei der Herzkatheteruntersuchung) oder zur Darstellung der ableitenden Harnwege (z.B. Miktionsurethrogramm) eingesetzt. Aufgrund ihrer ionisierenden und damit potentiell gesundheitsschädlichen Wirkung (Zelltod, kanzerogen, teratogen) muss für ihren Einsatz eine sogenannte "rechtfertigende Indikation" vorliegen - insbesondere bei Kindern und Schwangerschaft ist Vorsicht geboten!

In diesem Kapitel wird die physikalische Grundlage der Erzeugung eines konventionellen Röntgenbildes erklärt sowie die häufigsten Einsatzgebiete aufgezeigt. Spezifische Befunde der einzelnen Krankheitsbilder sind exemplarisch dargestellt und werden in den jeweiligen Kapiteln ausführlich abgehandelt. Eine spezielle Anwendung von Röntgenstrahlung ist die Computertomographie, deren Grundlagen in einem eigenen Kapitel dargestellt werden.

Definition

Als Röntgenstrahlen werden die von Wilhelm Conrad Röntgen entdeckten elektromagnetischen Wellen bezeichnet, die entsprechend ihrer Wellenlänge zwischen der Ultraviolett- und Gammastrahlung eingeordnet werden. Aufgrund ihrer hohen Energie sind sie in der Lage, Elektronen aus Atomen herauszuschleudern – sie gehören damit zu den ionisierenden Strahlungen.

Indikation

Zur Anwendung von Röntgenstrahlen muss eine sogenannte "rechtfertigende Indikation" vorliegen.

  • Indikationsstellung durch den Arzt
  • Gesundheitlicher Nutzen überwiegt das Strahlenrisiko
  • Befragung hinsichtlich vorangegangener Untersuchungen und Schwangerschaft

Medizinisch sinnvoll kann eine Röntgenaufnahme z.B. sein zur:

Kontraindikation

Es bestehen keine absoluten Kontraindikationen für die Anfertigung einer Röntgenaufnahme. Es muss jedoch eine "rechtfertigende Indikation" vorliegen. Bei entsprechender Indikation können prinzipiell auch Schwangere geröntgt werden.

Eine Schwangerschaft sollte vor jeder Röntgenaufnahme erfragt bzw. festgestellt/ausgeschlossen werden!

Es werden die wichtigsten Kontraindikationen genannt. Kein Anspruch auf Vollständigkeit.

Technischer Hintergrund

Erzeugung der Röntgenstrahlen

Röntgenstrahlen sind ionisierende Strahlen, die durch das Auftreffen von stark beschleunigten Elektronen auf die metallische Anode erzeugt werden.

  • Ablauf: Die Elektronen werden durch eine starke Heizspannung der Kathode (meist aus Wolfram) angeregt und treten aus dem Metall aus. Durch eine hohe Spannung zwischen Kathode und Anode (Anodenspannung) werden sie zur Anode hin beschleunigt. Treffen die beschleunigten Elektronen nun auf das Anodenmaterial, werden sie abgelenkt und/oder abgebremst. Durch diesen Prozess wird Energie ("Bremsstrahlung") freigesetzt, die in Form von Röntgenstrahlung abgegeben wird. Die Strahlung ist abhängig von der Anodenspannung sowie vom Anodenmaterial, sodass durch Modifikation dieser Parameter ein Spektrum von "weicher" bis zu "harter" Röntgenstrahlung erzeugt werden kann.

Absorption der Röntgenstrahlen

  • Je dichter das Gewebe und je weicher die Strahlung, desto mehr Strahlung wird vom Gewebe absorbiert. Absorbierte Röntgenstrahlen treffen nicht mehr auf den Röntgenfilm und sind somit nicht bildgebend! Durch die Absorption wird Energie ins Gewebe freigesetzt, die zu Sauerstoffradikalen führt. Dies ist der Grund der Gesundheitsschädlichkeit von Röntgenstrahlen.
  • Weiche Röntgenstrahlung (<100 keV): Weichstrahltechnik
    • Weiche Strahlung ist energieärmer
    • Gute Beurteilbarkeit von Geweben mit einem großen Anteil von Atomen mit hoher Ordnungszahl (z.B. Knochen oder Kalk)
    • Anwendungsbeispiele: Knochenaufnahmen, Mammographie
    • Schlecht geeignet für die Beurteilung des Lungenparenchyms
  • Harte Röntgenstrahlung (100-1000 keV): Hartstrahltechnik
    • Harte Strahlung ist energiereicher
      • Je energiereicher die Röntgenstrahlung, desto mehr ist die Absorption von der Dichte des durchstrahlten Gewebes abhängig (und nicht von Ordnungszahl des Gewebes)
      • Hohe Knochentransparenz
    • Geeignet für die Röntgendiagnostik von inhomogenen Strukturen
    • Anwendungsbeispiel: Konventionelle Röntgenthoraxaufnahme
    • Schlecht geeignet für die Beurteilung von knöchernen Strukturen

Wenngleich weiche Röntgenstrahlung energieärmer ist, führt die starke Absorption durch das Gewebe zu einer hohen Strahlenbelastung!

Aufzeichnung der Röntgenstrahlen

Röntgenfilm

  • Der Röntgenfilm dient zur Aufzeichnung der Röntgenstrahlen und wird hinter dem abzubildenden Objekt platziert
  • Belichtete Bereiche erscheinen geschwärzt (proportional zur Intensität der auftreffenden Strahlung)
  • Nicht belichtete Anteile erscheinen nach der Bildentwicklung weiß

Beim Röntgen entsteht ein Negativbild, bei dem stark belichtete Bereiche geschwärzt und wenig belichtete Bereiche weiß erscheinen! Zeigt sich ein Organ stärker geschwärzt (z.B. Lungenemphysem) wird dies als Transparenzerhöhung bezeichnet, pathologisch weniger geschwärzte Bereiche (z.B. ein Lungeninfiltrat) werden als Verschattung oder Transparenzminderung bezeichnet!

Bildqualität

  • Die Bildqualität wird bestimmt von Schärfe und Kontrast des Bildes
    • Schärfe: Nimmt mit zunehmendem Abstand zwischen Röntgenfilm und darzustellendem Objekt ab
    • Kontrast: Abhängig von Strahlendosis, Filter und Streustrahlenreduktion
  • Problem: Streustrahlung
    • Treffen Röntgenstrahlen auf das Gewebe, werden sie zum Teil abgelenkt. Es entstehen Strahlen, die schräg auf den Röntgenfilm treffen und somit nicht zu einem anatomischen Abbild der Strukturen beitragen
    • Durch die Einbringung eines Rasters, das sich im Strahlengang hinter dem darzustellenden Objekt befindet, kann die Streustrahlung reduziert werden

Aufbau bei der Aufnahme eines Röntgenbildes: Strahlungsquelle → zu untersuchende Körperregion → ggf. Raster → Röntgenfilm

Ablauf/Durchführung

Konventionelles Röntgen

  • Um die Bildqualität zu verbessern, sollte das darzustellende Organ immer so nah wie möglich an den Röntgenfilm gebracht werden, da hierdurch eine Verzerrung der Abbildung verringert wird und somit eine exaktere Beurteilung der Originalgröße der darzustellenden Strukturen möglich ist.
    • Bspw. sollten Röntgenaufnahmen des Thorax wenn möglich immer in posterior-anterior Strahlengang erfolgen, da das Herz ansonsten "zu groß" dargestellt wird!
  • Röntgenaufnahmen sollten möglichst in (mindestens) 2 Ebenen erfolgen, da jede einzelne Aufnahme nur ein zweidimensionales Summationsbild eines dreidimensionalen Untersuchungsgegenstandes darstellt.
    • Vorteil der Aufnahme in mehreren Ebenen:
      • Korrekte räumliche Zuordnung von sichtbaren Strukturen
      • Vermindertes Risiko, Auffälligkeiten durch Überlagerungen zu übersehen
    • Klassischerweise erfolgen Aufnahmen in der Frontal- und Seitebene, bei einigen spezifischen Fragestellungen erfolgen besondere Aufnahmetechniken (bspw. Lauenstein-Aufnahme zur Beurteilung des Hüftgelenks)

Bei der Interpretation von Thorax-Röntgen-Aufnahmen, die im Liegen angefertigt wurden (Bettaufnahme, anterior-posterior-Strahlengang), erscheint das Herz aufgrund der Projektion häufig vergrößert!

Kontrastmittelaufnahmen (Beispiele)

Ausscheidungsurogramm, Urethrozystographie und Miktionsurethrogramm

  • Darstellung des Harntraktes nach Gabe eines röntgendichten Kontrastmittels (jodhaltig)

Digitale Subtraktionsangiographie (DSA)

Interpretation/Befund

Radiologische Diagnostik der Thoraxorgane

Pneumonie

Pleuraerguss

Herzinsuffizienz

Sarkoidose

Tuberkulose

Pneumothorax

Diagnostik der Bauchorgane

Ileus

Hohlorganperforation

Beurteilung von knöchernen Strukturen

Knochenfrakturen

Knochentumoren

Knochenzysten

Komplikationen

Da Röntgenstrahlen ionisierende Effekte haben, sind sie potentiell gesundheitsschädlich!

  • Zelltod: Ist der Zellschaden, der durch die ionisierende Strahlung hervorgerufen wurde, zu groß, stirbt die Zelle. Die Folge sind Akutreaktionen wie Erythem und akute Strahlenkrankheit. Findet ein strahleninduzierter Zelltod häufiger statt, kommt es zum Gewebeumbau (Fibrose, Linsentrübung etc.).
  • DNA- und Zellveränderung: Kanzerogen, teratogen

Es werden die wichtigsten Komplikationen genannt. Kein Anspruch auf Vollständigkeit.