DIY-MedTech Bildgebende Verfahren

Bildgebende Verfahren ist ein Überbegriff in der medizinischen Diagnostik. Genauer versteht man darunter medizintechnische Gerätschaften und Apparaturen, welche in der Lage sind, Bilder des Körperinneren zu generieren, ohne den Körper «öffnen» zu müssen. Grundsätzlich gibt es drei verschiedene Hauptkategorien von bildgebenden Verfahren:
 * Computer-Tomographie
 * Magnetresonanz-Tomographie (engl. Magnetic-Resonance-Imaging)
 * Sonographie (Ultraschall)

Während der Kill Share Session soll ein grundlegender Überblick von bildgebenden Verfahren an andere Studierende weitergegeben werden. Dabei wird der Themenbereich auf CT und MRI beschränkt.

Wichtiger Unterschied
CT-Geräte werden in Industrie-Tomographen und medizinische Tomographen unterteilt. Einziger aber wichtiger Unterschied dabei ist, dass sich beim medizinischen Tomograph der Detektor um den Patienten dreht und beim Industrie-Tomograph das zu untersuchende Werkstück vor dem Detektor aufgestellt wird und um sich selbst dreht.

Röntgenphysik
Röntgenstrahlung kann auf zwei verschiedenen Arten erzeugt werden:
 * Zerfallsprozesse (freiwerdende Energie aus Gammazerfall)
 * Bremsstrahlung (durch Abbremsen von Ladungen)

Bei einem Computer-Tomograph wird die Röntgenstrahlung vorallem durch Bremsstrahlung erzeugt. Dies wird wie folgt realisiert:
 * Erzeugung von freien Elektronen durch eine Thermoemission
 * Beschleunigung der Elektronen
 * Fokussierung der Elektronenwolke
 * Abbremsen der Elektronen auf einem Target, resp. Erzeugen von Bremsstrahlung

Aufbau eines Computer-Tomographen
Die wichtigsten zwei Teile eines CT-Geräts sind:
 * Röntgenröhre: Hier werden die Röntgenstrahlen erzeugt. Diese emittieren dann durch das Innere des CT-Bogen und durchdringen/durchleuchten die Materie, resp. den Körper.
 * Detektor: Hier trifft die transmittierte Strahlung ein. Anhand dieser Strahlung resultiert schlussendlich das gewünschte Bild der CT-Aufnahme

Interaktion von Röntgenstrahlung mit dem Gewebe
Die Röntgenstrahlung schiessen Elektronen aus den Elektronenschalen von Atomen heraus. Dies erfolgt hauptsächlich auf drei verschiedene Varianten:
 * Photoeffekt: Ein Gammateilchen schiesst ein Elektron aus der Schale heraus
 * Fluoreszenz: Ein Elektron der äusseren Schale wechselt aufgrund der hohen Energie auf die die nächst innere Schale. Dabei emittiert ein Gammateilchen
 * Auger Prozess: Ein Elektron der äusseren Schale wechselt aufgrund der hohen Energie auf die übernächste innere Schale. Das dabei emittierende Gammateilchen trifft auf ein Elektron der äusseren Schale und schiesst dieses aus der Schale heraus. Diese Variante ist eher selten.

Messen der transmittierten Röntgenstrahlung
Die transmittierte Röntgenstrahlung kann analog oder digital gemessen werden.

Analog:
 * Röntgenfilm
 * Bildplatte

Digital:
 * Flachbett-Detektor
 * Szintillationsdetektoren
 * Direkt-Konversionsdetektor

Funktionsweise
Die Funktionsweise eines MRT/MRI ist sehr komplex und schwierig mit Worten zu erklären. Deshalb wird in diesem Abschnitt auf ein Youtube-Video verwiesen.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten
fMRI (funcional MRI):
 * Zur Bestimmung von aktiven Hirnregionen während Rechnungen, Rätsel oder auch Gefühlen
 * Unterschiedliche Relaxationszeiten in den entsprechenden Hirnregionen werden aufgrund gesteigertem Stoffwechsel, erhöhter Blutzufuhr, etc. detektiert
 * Durch Rekonstruktionsverfahren lassen sich diese Hirnregionen grafisch darstellen



dtMRI (diffusion tensor MRI):
 * Zur Bestimmung von Nervenpfaden, resp. Verfolgen von Nervenbahnen
 * Unterschiedliche Relaxationszeiten in den entsprechenden Hirnbereichen werden aufgrund gesteigertem Stoffwechsel, erhöhter Blutzufuhr, etc. detektiert
 * Durch Rekonstruktionsverfahren lassen sich diese Nerven grafisch und farblich darstellen