Patient mit multiplem Myelom: Photon Counting CT (rechts) liefert eine...
Patient mit multiplem Myelom: Photon Counting CT (rechts) liefert eine signifikant höhere räumliche Auflösung und ermöglicht so die Darstellung kleinster Knochenstrukturen und Ostelysen (Vergleichsbild links: Dual Source CT)

Bildquelle: Prof. Nikolaou

Artikel • Bildgebung innovativ

Photon Counting CT: Gekommen, um zu bleiben

Das vor Kurzem zur Marktreife gebrachte Photon Counting wird von vielen Radiologen als der nächste große Schritt in der CT-Bildgebung gehandelt – durchaus zu Recht, meint Prof. Dr. Konstantin Nikolaou, der bereits einige Erfahrung mit der neuen Technik sammeln konnte. Der Ärztliche Direktor der Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikums Tübingen spricht über die wichtigsten Vorteile photonenzählender Systeme. Der Experte erklärt zudem, was noch passieren muss, bevor die Technik den Weg von spezialisierten Zentren in die Breite findet.

Bericht: Wolfgang Behrends

portrait of Konstantin Nikolaou
Prof. Dr. Konstantin Nikolaou

Bildquelle: Universitätsklinikum Tübingen

Für den Radiologen ist die neue Technik ein klarer Evolutionssprung: „Zum einen liefert sie eine höhere räumliche Auflösung, dadurch werden detailliertere Aufnahmen möglich. Zum anderen lässt sich durch die genauere Zuordnung der Photonen die benötigte Strahlung deutlich reduzieren und ein rauschärmeres Bild erzeugen. Der dritte große Vorteil liegt in der parallel verfügbaren Spektral-Information, die zum Beispiel Rückschlüsse auf die Durchblutung eines Gewebes oder auf Kontrastmittel-Konzentrationen zulässt.“ 

Der Schlüssel zu den neuen Bildwelten ist der Detektor: Während in der bisherigen Bauweise Photonen bündelweise ausgelesen wurden, kann der neue CT jedes einzelne Lichtteilchen als gesonderte Bildinformation auswerten. „Möglich wird das durch den Einsatz von Cadmium-Tellurid-Kristallen, die bislang in der benötigten Form nicht hergestellt werden konnten.“

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Schärfer, stabiler, schonender

Die Auflösung ist bei photonenzählenden CTs bis zu Faktor 2- bis 3-mal höher als bei CT-Geräten mit konventionellen Detektoren. Das kommt bei der Darstellung feinster Strukturen zum Tragen, etwa bei den Gehörknöchelchen im Innenohr, den Trabekeln im Knocheninneren oder bei Mikrofrakturen. Periphere Gefäße geben bisher unerkannte Details preis, ebenso filigrane Stents. Letztere sind für herkömmliche CTs traditionell schwieriges Terrain, da das Metallgerüst leicht zu Blooming-Artefakten auf den Bildern führt. Der neue Detektor kommt mit diesem Problem deutlich besser zurecht, so dass zum Beispiel die Offenheit auch koronarer Stent-Implantate nun auch per Bildgebung überprüft werden kann. „Mit Blick auf die aktuelle Pandemie kann natürlich auch die Lungenbildgebung von der höheren Auflösung profitieren“, merkt Nikolaou an. 

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Lungenfibrose (Usual interstitial Pneumonia; UIP): Verbesserte räumliche Auflösung, verbesserte Charakterisierung von Lungengerüstveränderungen und infektiösen Lungenerkrankungen

Bildquelle: Prof. Nikolaou

Da die neue Technik mit weniger Strahlung auskommt, öffnen sich zusätzliche Anwendungsgebiete für die CT. Das gilt insbesondere für die Kinderdiagnostik, betrifft aber auch andere Indikationen, bei denen die Modalität wegen der Strahlenbelastung bislang nur mit Zurückhaltung eingesetzt wurde. „Eine grundsätzliche Dosisreduktion der CT-Technik ist meines Erachtens einer der möglicherweise wesentlichen Faktoren dafür, dass sich die Photon Counting-Technologie durchsetzen wird“, sagt der Radiologe. 

Neue Einsatzbereiche eröffnen sich auch bei übergewichtigen Patienten – hier sorgte bislang der große Patientendurchmesser für ein hohes Maß an Streustrahlung, so dass gute Aufnahmen bei vertretbarer Dosis zum Teil nur schwer möglich waren. Der neue Detektortyp liefere bei adipösen Patienten deutlich bessere Ergebnisse, weiß Nikolaou zu berichten.

IT muss dem Datenstrom standhalten können

Ich denke, das Photon Counting wird das Feld in einer Weise voranbringen, wie es seinerzeit die Entwicklung der Spiral- und Mehrzeilentechnik oder die ersten technischen Lösungen der spektralen CT getan haben

Konstantin Nikolaou

Die Bedienung der photonenzählenden Scanner entspricht weitgehend bisherigen Systemen, Radiologen und MTRAs dürften sich schnell zuhause fühlen. Für den reibungslosen Betrieb müsse jedoch eine leistungsstarke IT-Infrastruktur geschaffen werden, sagt Nikolaou: „Weil die Aufnahmen viel detailreicher sind, ist auch die produzierte Datenmenge um ein Vielfaches größer geworden. Das macht sich bei der Nachverarbeitung, Rekonstruktion und beim Versand der Bilder bemerkbar.“ Insbesondere die Verbindungen zum PACS und den jeweiligen Workstations sollten für hohe Datendurchsätze ausgelegt sein, um Verzögerungen beim Umgang mit den Aufnahmen zu vermeiden.

Bewährungsprobe in der Praxis

Der neue Scanner ist mittlerweile seit einigen Monaten in Tübingen im Einsatz; in dieser Testphase hat sich die Technik auch unter realen Klinikbedingungen bewährt, resümiert Nikolaou: „Ich denke, das Photon Counting wird das Feld in einer Weise voranbringen, wie es seinerzeit die Entwicklung der Spiral- und Mehrzeilentechnik oder die ersten technischen Lösungen der spektralen CT getan haben.“ 

Neben der höheren Bildqualität sieht der Radiologe die geringere Strahlendosis als wichtigsten Trumpf, mit dem sich die neuen Detektoren sukzessive in allen klinischen Bereichen etablieren werden, in denen Bildgebung eine Rolle spielt. Noch stelle die aufwändige Herstellung der Kristalle für den Detektor die größte Herausforderung dar, doch mit zunehmend effizienterer Produktion werde die neue Technik über kurz oder lang auch in der Breite ankommen. 

Vor der flächendeckenden Einführung müssen die theoretischen Vorteile des neuen Verfahrens mit klinischer Evidenz unterfüttert werden: „Der Nachweis fand bisher vor allem im Rahmen erster, wissenschaftlicher Arbeiten an einzelnen Zentren statt“, gibt der Radiologe zu bedenken. „Die Ergebnisse sind vielversprechend, müssen aber noch im breiten Feld multizentrisch in der praktischen Anwendung validiert werden, um zu sehen, ob sich die Vorteile auf den Patienten übertragen lassen.“ Bisher spreche aber einiges dafür, dass der Innovationssprung, den der neue Scanner verspricht, die Radiologie in vielerlei Hinsicht voranbringen kann. „Die Photon Counting CT ist da, um zu bleiben“, lautet das Fazit des Experten. 


Profil: 

Prof. Dr. Konstantin Nikolaou ist Ärztlicher Leiter der Abteilung für Diagnostische und Interventionelle Radiologie am Universitätsklinikum Tübingen. Neben seiner Professur verfügt er über einen Master of Health Business Administration (MHBA) und einen zusätzlichen Abschluss auf dem Gebiet des ärztlichen Qualitätsmanagements. 

20.01.2022

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