Röntgentechnik

Um ein Röntgenbild zu erzeugen, benötigt man eine Röntgenröhre, ein zu durchleuchtendes Objekt (Patient:in) und einen Detektor. Die Person befindet sich zwischen Röntgenröhre und Detektor. Die Röntgenröhre erzeugt Röntgenstrahlung, welche die Person durchdringen und auf den Detektor hinter ihr treffen. Die medizinischen Technolog:innen für Radiologie (MTR) positionieren die Person und stellen sicher, dass die Röntgenstrahlung gezielt nur das zu untersuchende Körperteil tritt, um unnötige Strahlenbelastung zu vermeiden. Dies wird durch den Einsatz von Blenden und Filtern erreicht, die den Strahlengang präzise steuern.

Um ein überlagerungsfreies Bild zu erzeugen, sollte vor der Untersuchung jegliches Fremdmaterial (z.B. Kleidung, Ketten, Piercings, etc.) entfernt werden, das dem Thorax aufliegen könnte.

Röntgenstrahlung ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen im Bereich von etwa 0,01 bis 10 Nanometern. Zum Vergleich sichtbares Licht bewegt sich in einem Wellenlängenbereich von etwa 400 bis 700 Nanometern. Röntgenstrahlung besitzt genügend Energie, um Materie zu durchdringen und wird in der Medizin für bildgebende Verfahren wie Röntgenaufnahmen und Computertomographie (CT) verwendet, da sie von verschiedenen Gewebearten unterschiedlich stark absorbiert wird und so kontrastreiche Bilder erzeugen kann.

Röntgenröhre

Eine Röntgenröhre besteht aus einer Glühkathode, die Elektronen durch thermische Emission freisetzt. Diese Elektronen werden in einem Vakuum durch eine Hochspannung zur Anode (Drehanode) beschleunigt. Beim Aufprall der Elektronen auf die Anode werden Röntgenstrahlen erzeugt. Die Drehbewegung der Anode verteilt die dabei entstehende Hitze und erhöht die Lebensdauer der Röhre, während die entstehenden Röntgenstrahlen durch ein Fenster aus der Röhre austreten und zur Bildgebung verwendet werden.

Um ein Röntgenbild zu erzeugen, müssen die Röntgenstrahlen vom Detektor in ein Bild umgewandelt werden. In der Radiologie geschieht dies durch die Darstellung verschiedener Grauwerte, die aufgrund der unterschiedlichen Abschwächung der Röntgenstrahlen auf dem Weg zum Detektor entstehen. Diese Abschwächung hängt hauptsächlich von der Absorption ab.

Je nachdem, wie dicht oder dick das Gewebe ist, durch das die Röntgenstrahlen fallen, wird die Strahlung unterschiedlich stark absorbiert und dadurch abgeschwächt. Bei Geweben mit hoher Dichte, wie beispielsweise Knochen oder Metall, wird viel Röntgenstrahlung absorbiert, und nur wenig kommt am Detektor an. Diese Gewebe erscheinen auf dem Röntgenbild hell.

 Tipp

Hohe Dichte = hohe Absorption = hell (Knochen)

Niedrige Dichte = niedrige Absorption = dunkel (Luft)

Neben der Dichte des Gewebes ist auch die Spannung in der Röntgenröhre für die Absorption der Röntgenstrahlung relevant. Bei niedriger Röhrenspannung wird energiearme Strahlung erzeugt, die als weiche Röntgenstrahlung (<100 keV) bezeichnet wird. 

 Merke

Weiche Röntgenstrahlung wird stärker absorbiert, was zu einer höheren Strahlenbelastung für die Patient:innen führt.

Welches Energielevel der Strahlung man benötigt, hängt davon ab, was man beurteilen möchte. Je nach Energielevel werden unterschiedliche Gewebearten besser oder schlechter kontrastiert.

Auch die Streuung der Röntgenstrahlung ist für die Bildqualität entscheidend. Wenn die Röntgenstrahlen auf dem Weg von der Röntgenröhre zum Detektor zu weit verstreut sind, wird das Bild am Ende unscharf. Daher nutzt man Hilfsmittel (z.B. ein Streustrahlenraster), um die Streuung zu minimieren.

Summations- und Schnittbilder (=tomografische Bilder)

• Summationsbild: Diese Art von Röntgenbildern wird durch Überlagerung von Strukturen entlang des Strahlengangs erstellt

• Schnittbild: Diese Technik ermöglicht die Darstellung von Körperstrukturen in einzelnen Schichten, was die räumliche Auflösung verbessert und eine dreidimensionale Rekonstruktion ermöglicht

Orientierung im Bild

Bei der p.a.- und a.p.-Aufnahme ist die linke Patientenseite auf der rechten Bildseite abgebildet und andersherum; es wirkt als wenn der Patient vor einem stünde. Zur Sicherstellung werden durch die MTRs röntgendichte Markierungen (L= links, R= rechts) benutzt, welche die Patientenseite kennzeichnen.

 Merke

Rechts im Bild entspricht der linken Patient:innenseite und links im Bild entspricht der rechten Patient:innenseite.

Grundsätzlich bedeutet eine hohe Absorption eine höhere Strahlenbelastung für den Körper. Diese kann potenziell krebserregend sein. Um unnötige Strahlendosen für die Patient:innen zu vermeiden, ist vor der Untersuchung immer ein Abwägen zwischen Risiko und Nutzen notwendig. So kann zum Beispiel geprüft werden, ob es bereits eine aktuelle Röntgenaufnahme gibt, die die Fragestellung ausreichend beantwortet. Auch kann durch technische Einstellungen eine möglichst geringe Strahlenbelastung erzielt werden. 

 Tipp

Insgesamt gilt, die Strahlendosis so gering wie möglich und so hoch wie nötig zu halten.

Strahlenschutz-Maßnahmen

 Merke

Die wichtigste Strahlenschutzmaßnahme ist  der Abstand.

1. Abstandsquadratgesetz: Das Abstandsquadratgesetz besagt, dass die Intensität der Strahlung mit dem Quadrat des Abstands abnimmt. Das bedeutet, dass sich die Strahlendosis bei Verdoppelung des Abstands um den Faktor vier verringert

2.Abschirmung: z.B. durch Bleiwände, Bleischürzen, Gonadenschutz oder Strahlenschutz-Scheiben

3.Aufenthaltszeit: Die Reduzierung der Aufenthaltszeit im Strahlenbereich ist eine wichtige Maßnahme, um die Strahlenexposition zu minimieren

Eine Röntgen-Thorax-Aufnahme kann je nach Fragestellung und Patient:in in verschiedenen Positionen durchgeführt werden. Gemeinsam ist allen Aufnahmen, dass sie bei kooperativen Patient:innen meistens in Inspiration und Atemstillstand durchgeführt werden. Es gibt folgende Aufnahmetechniken:

Stehendaufnahme

Posterior-anterior-Aufnahme (p.a.-Aufnahme): Der Röntgenstrahl tritt von hinten nach vorne durch den Körper. Diese Aufnahmetechnik hat bei guter Durchführung die wenigsten Überlagerungen und somit die beste Qualität

Seitaufnahme: Bei der Seitaufnahme befindet sich die Röntgenröhre auf der rechten Seite des Brustkorbs und die linke Seite liegt dem Detektor an, um das Herz möglichst nicht vergrößert darzustellen

 Tipp

Bei stehfähigen Patient:innen wird meist eine Röntgen-Thorax-Aufnahme in 2 Ebenen (p.a.-Aufnahme + Seitaufnahme) durchgeführt. Die zusätzliche Seitaufnahme ermöglicht eine dreidimensionale Zuordnung der Strukturen. Sie erlaubt z.B. die Unterscheidung zwischen Fremdmaterial, das auf dem Körper aufliegt, und Fremdmaterial, das sich im Körper befindet. Sie ist auch besonders wichtig, um Bereiche hinter dem Herzen (Retrokardialraum) sichtbar zu machen, die in einer einfachen p.a.-Aufnahme in der Regel durch das Herz überlagert sind.

Liegendaufnahmen

Liegendaufnahmen werden bei immobilen Patient:innen durchgeführt. Insbesondere bei Patient:innen der Intensivstation kommt diese Aufnahmetechnik häufig vor. Dabei befindet sich die Röntgenröhre vor dem Brustkorb und die Röntgenstrahlen durchdringen den Körper entsprechend von “vorne nach hinten“ (anterior-posterior, a.p.). 

Dies führt zu charakteristischen Veränderungen gegenüber der p.a.-Aufnahme:

• Herz und Mediastinum erscheinen größer, da das Herz näher an der Strahlungsquelle liegt und einen größeren Strahlungsschatten auf den Detektor wirft ➜ die Beurteilung der Herzgröße ist eingeschränkt und das Bild ist unschärfer 
• Basoapikale Umverteilung: Durch die unterschiedliche Schwerkraftwirkung werden die apikalen Lungenabschnitte im Liegen stärker durchblutet. Dies muss bei der Beurteilung einer pulmonalen Stauung berücksichtigt werden. Auch ein Pneumothorax stellt sich anders dar, da die Luft nach oben steigt
  ➜ im Liegen befindet sich die Luft ventral/anterior, im Stehen sammelt sie sich apikal
• Überlagerungen durch nicht herausgedrehte Schulterblätter oder aufliegendes Fremdmaterial
• Compliance: Die Patient:innen sind durch die Schwere der Erkrankung häufig weniger compliant und das Röntgenbild ist oft verdreht und nicht in voller Inspiration erstellt

Vergleich Stehend- und Liegendaufnahme

Zum besseren Verständnis der oben beschriebenen Charakteristika von Röntgenaufnahmen im Stehen und im Liegen schauen wir uns ein konkretes Beispiel an. Es handelt sich nicht um dieselbe Patientin. Beides sind Normalbefunde.

Hemithorax-Aufnahme

Eine besondere Röntgenaufnahme ist die Anfertigung eines Hemithorax bei der Frage nach knöchernen Verletzungen. Im Vergleich zu den anderen Röntgenuntersuchungen wird für eine Hemithorax-Aufnahme eine Weichstrahltechnik (Verwendung weicher Röntgenstrahlung <100 keV) verwendet, um einen besseren Kontrast zu erzielen. Die Aufnahmen werden in p.a.- oder a.p. und im 45° Winkel durchgeführt, so können auch die lateralen Rippenanteile besser beurteilt werden. Mit Hilfe von kleinen Bleikügelchen, die auf die Haut geklebt werden, können Schmerzpunkte markiert werden, um die räumliche Zuordnung im Röntgenbild zu erleichtern.

Im Röntgen-Thorax beeinflusst der Abstand zwischen Herz und Detektor die Darstellung der Herzgröße. Bei einer posterior-anterioren (p.a.-)Aufnahme, bei der der Patient steht, ist das Herz nah am Detektor, wodurch es realistisch dargestellt wird. Im Gegensatz dazu verursacht der größere Abstand bei einer anterior-posterioren (a.p.-) Aufnahme eine Vergrößerung des Herzschattens. Diese Verzerrung muss bei der Beurteilung des Bildes berücksichtigt werden.

Da das Röntgen für die Patient:innen mit einer Strahlenexposition verbunden ist, müssen vor jeder Untersuchung die Identität und die Patientendaten geprüft werden. Nachdem dies geschehen ist, kann mit der Untersuchung begonnen werden. Damit die Röntgenbilder befundet werden können, müssen bestimmte Qualitätskriterien bei Röntgen-Thorax-Aufnahmen erfüllt sein. Diese können je nach Strahlengang leicht variieren.

1. Patientenidentität: Ist es der richtige Patient/ die richtige Patientin? 
   1. Name, Geburtsdatum und nach der Untersuchung zusätzlich Beschriftung des Röntgenbildes mit Patientendaten, Untersuchungsdatum und -uhrzeit, sowie Institut/Klinik
   2. Durchsicht eventuell vorhandener Voraufnahmen
2. Strahlengang: Mit welchem Strahlengang wurde die Röntgenaufnahme durchgeführt?
   1. Stehendaufnahme
   2. p.a.-Aufnahme
   3. Seitaufnahme
   4. Liegendaufnahme (a.p.-Aufnahme)
   5. Hemithorax
3. Inklusion: Sind alle Thoraxorgane vollständig dargestellt? 
   1. Rippen, die Lungenspitzen und die kaudalen Randwinkel (Recessus costodiaphragmaticus) sowie die seitlichen Weichteile wurden erfasst
   2. In der p.a.-Aufnahme sind die Schulterblätter nach außen gedreht und überlagern die Lunge nicht
   3. In der Seitaufnahme liegen die Arme nicht über der Lunge

4.Rotation: Ist die Aufnahme richtig zentriert?

• Die Dornfortsätze projizieren sich mittig auf die Trachea
• Die Schlüsselbeinköpfchen (Extremitas sternalis claviculae) beider Seiten haben den gleichen Abstand zu den Dornfortsätzen (Procc. spinosi)
• Der Dornfortsatz von BWK 3 projiziert zwischen das Sternoklavikulargelenk
• In der Seitaufnahme sind das Brustbein und die Brustwirbelsäule tangential getroffen

 Tipp

Auf der Seite mit dem geringeren Abstand zwischen Dornfortsatz und Clavicula ist die Person nach ventral gedreht (Seite näher an der Röntgenröhre). 

5.Inspiration: Wurde ausreichend tief eingeatmet?

• Darstellung der Zwerchfellkuppe unterhalb der dorsalen 9./10. Rippe oder der ventralen 5./6. Rippe
• Darstellung oberhalb der dorsalen 9./10. Rippe ➜ Hinweis auf eine zu flache Inspiration ➜ Das weniger entfaltete Lungengewebe ist dichter und erscheint heller im Röntgenbild ➜ Rundherde lassen sich schlechter abgrenzen

6.Belichtung: Ist die Belichtung ausreichend?

• Die Wirbelsäule lässt sich flau hinter dem Mediastinum erkennen und die Gefäße hinter dem Herzen sind abgrenzbar
• Die Konturen des Mediastinums sind deutlich erkennbar

 Merke

Merkhilfe: Um alle sich alle Patientendaten und die Qualitätskriterien merken zu können, kann das Akronym „Patient SIRIB“ genutzt werden.

 Achtung

Bei Nichterfüllung der Qualitätskriterien kann die Befundung eingeschränkt sein, z. B. weil Pathologien vorgetäuscht oder nicht sichtbar sind. Liegt z.B. bei einer fehlrotierten Aufnahme die Person schräg zur Röntgenröhre, kommt es zu einer asymmetrischen Darstellung des Thorax, d.h. die detektornahen Anteile der Person werden größer dargestellt als die detektorfernen Anteile. Dies kann z. B. ein vergrößertes Herz vortäuschen. 

Zusammenfassung 

Beispielbild eines unauffälligen Röntgenbildes im Stehen mit erfüllten Qualitätskriterien: 

1. Patientendaten: Da es sich um anonymisierte Bilder handelt, werden die personenbezogenen Daten auf den verwendeten Röntgenbildern nicht mit abgebildet. In der Praxis sollten diese immer überprüft werden
2. Strahlengang: p.a.-Aufnahme
3. Inklusion: Die Schulterblätter sind nach außen rotiert und alle wichtigen Thoraxorgane inklusive Weichteilmantel sind erfasst
4. Rotation: Die Patientin steht gerade; die Dornfortsätze projizieren sich zentral auf die Trachea und die Schlüsselbeinköpfchen haben den gleichen Abstand zu den Dornfortsätzen
5. Inspiration: Die Patientin hat gut eingeatmet; die rechte Zwerchfellkuppel ist unter der dorsalen 10. Rippe. 
6. Belichtung: Die Aufnahme ist gut belichtet, man sieht die Gefäße hinter dem Herzen (retrokardiale Gefäße)