Wie CT-Scans funktionieren: Die Physik der Computertomographie

Ein CT- (computed tomography) Scanner verwendet eine rotierende Röntgenröhre und einen gegenüberliegenden Detektor-Array, um Tausende von Projektionsmessungen zu erfassen, die ein Computer in Querschnittsbilder rekonstruiert.

Kernphysik

• Röntgenproduktion: Elektronen, die auf eine Wolfram-Anode beschleunigt werden, erzeugen Bremsstrahlung und charakteristische Photonen (polyenergetisches Spektrum).
• Dämpfung: Der Strahl passiert den Patienten; Detektoren messen die übertragene Intensität. Die Dämpfung ist proportional zur Elektronendichte × Ordnungszahl³.
• Datenerfassung: Fächer-/Kegelstrahlgeometrie; Helical (Spiral) oder axialer (Step-and-Shoot) Scan. Moderne Scanner haben 64–320+ Detektorreihen.
• Rekonstruktion: Gefilterte Rückprojektion oder iterative Rekonstruktion (niedrigere Dosis, weniger Rauschen).
• Hounsfield-Einheiten (HU): Wasser = 0, Luft = –1000, Kortikal-Knochen = +1000+. Ermöglicht Gewebekennzeichnung.

Wichtige Vorteile

• Geschwindigkeit: Subsekunden-Rotation; ganzer Körper in Sekunden.
Ausgezeichnete räumliche Auflösung (0,3–0,5 mm).
• Multiplanare Reformation (MPR), 3D-Volumenrendering, CT-Angiographie.

Strahlenschutz

Effektive Dosis: 1–20 mSv pro Studie. ALARA-Prinzip gilt: Rechtfertigung, Optimierung (auto-mA, iterative Rekonstruktion, Abschirmung).