| Das Röntgenverfahren wurde Ende des letzten Jahrhunderts durch Konrad Wilhelm Röntgen entdeckt. Vorläufiger Endpunkt der Entwicklung ist die Computertomografie, bei der Röntgenröhren um den Körper rotieren und 2D- bzw. 3D-Aufnahmen liefern. Mit Mehrzeilen-Detektorarrays können bewegte Objekte wie das Herz absolut scharf aufgenommen werden. Hierdurch wird beispielweise die katheterlose Darstellung der Herzkranzgefäße möglich. Auch die weitverbreiteten Ultraschallverfahren (weltweit machen Ultraschallgeräte immer noch den höchsten Umsatz aller bildgebenden Verfahren aus) sind inzwischen auf die dreidimensionale Darstellung von Geweben und Organen erweitert worden. Bewegte Organe lassen sich in 3D und in Echtzeit abbilden, Fluss und Gewebebewegungen ("Tissue-Doppler") werden dargestellt und die Wand von Blutgefäßen kann mit intravaskulären Ultraschallsonden abgebildet werden. |
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| Ultraschall erlaubt eine bildbasierte, nichtinvasive Gewebediagnostik, bei der spezielle Signalverarbeitungs- und Mustererkennungsverfahren genutzt und zum Teil auch mit anderen und neuartigen, nichtionisierenden Bildgebungsmodalitäten kombiniert werden. Diese Funktion wird eingesetzt zur nichtinvasiven Früherkennung von Krebserkrankungen (z.B. Hautkrebs, Prostatakrebs). |
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| Ultraschallverfahren werden künftig auch in der Gefäßdiagnostik in Kardiologie, Angiologie und Neurologie verwendet. Sie haben das Potential für die Früherkennung von Arteriosklerose und können bei therapeutischen Maßnahmen (Einbringen von Stents) eingesetzt werden. Neu in der Anwendung ist auch ein Kontrastmitteleinsatz, der Fortschritte in der Schlagaganfall-Diagnostik verspricht. |
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In der Navigation soll der Ultraschall für interventionelle Anwendungen in der Neurochirurgie sowie in der spinalen und der traumatologischen Chirurgie künftig weiter verbessert werden. Hier werden die vorgesehenen Konzepte das Maß an Invasivität und an intraoperativer Strahlenbelastung für Patient und Arzt weiter reduzieren.
Neben der Hochfrequenz-Sonographie wird künftig die Echtzeit-Elastographie eine besondere Rolle spielen. Sie kann Gewebeverhärtungen ("Knoten", "Plaques" etc.) ergänzend zum "normalen" Ultraschall in Bildern visualisieren und hat bei ersten klinischen Erprobungen bereits zu ermutigenden Ergebnissen geführt. Dies gilt auch für sich bewegende und sich verformende Objekte. |
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| Bei der Magnetresonanztomografie werden ohne Röntgenstrahlung elektromagnetische Signale des Körpers ausgewertet, die in einem starken Gleichmagnetfeld, überlagert mit einem Wechselfeld, auftreten. Diese Technik ermöglicht die Aufnahme hochauflösender Gewebebilder ohne Röntgenstrahlenbelastung des Körpers. Auch hier gelingt es inzwischen, bewegte Organe wie z.B. das Herz mit Aufnahmezeiten im Bereich einiger Millisekunden abzubilden. Fluss, Perfusion und Bewegung lassen sich darstellen. Bei der funktionellen Magnetresonanztomografie können die aktiven Bereiche des Gehirns bei verschiedenen Aufgaben/Tätigkeiten gefunden werden. |
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| Das derzeit modernste bildgebende Verfahren zur Darstellung von Zell- und Organfunktionen ist die Positronenemissionstomografie. Hier wird von außen ein radioaktiv markiertes Kontrastmittel im Körper verfolgt. Haupteinsatzfelder sind die Diagnose von Tumoren, Alzheimer- und Parkinson-Erkrankungen. |
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| Grundsätzlich muss zwischen der Anwendung bildgebender Verfahren in der Diagnose und während Operationen unterschieden werden. Basiert auf einer gründlichen Operationsplanung mit Hilfe von 3D-Bildern, die aus CT- und MR-Geräten stammen, wird die Operation mit Einsatz von Navigationsverfahren durchgeführt. Computerunterstützte Navigation erlaubt die Überlagerung von Bildern aus verschiedenen Verfahren. In Zukunft werden pre-operative Bilder mit intra-operativen Video- und Ultraschallinformationen in Echtzeit kombiniert werden. Für das Echzeit-Online-Monitoring scheinen Ultraschallverfahren aufgrund ihres 3D-Potentials und der Möglichkeit, Echtzeitbilder abzutasten, am besten geeignet. Bei Informationen, die aus pre- und intraoperativen Bildern zusammengesetzt sind, muss die Deformation von Organen durch den Operationsverlauf und Patientenlagerung eingerechnet werden. Hierfür sind komplexe Algorithmen und aufwendige Computersimulationen notwendig. |
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| Neue Herausforderungen kommen durch endovaskuläre Verfahren, in denen Bilder mit guter Qualität aus dem Körper übertragen werden. Hier muss die Lage des Sensors im Körper in Echtzeit festgestellt werden, um einen Abgleich mit pre-operativen Bildern zu ermöglichen (Beispiel: mikroinvasive Bypassoperationen). Instrumente müssen in den bildgebenden Verfahren ortsgenau sichtbar gemacht werden, um eine exakte Navigation zu ermöglichen. |
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