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Bildgebende Verfahren in der Medizin

Kontrollfragen

Bildgebung in der Medizin

1. Was versteht man unter einer Modalität?

In der bildgebenden Medizin bezeichnet Modalität eine beliebige Art von Geräten, mit denen man Bilder vom menschlichen Körper anfertigt. Beispiele sind Röntgen, Computertomographie, Ultraschall oder Magnetresonanztomographie.

2. Diskutieren Sie die Mensch-Maschine-Schnittstellen (Koppelstellen zwischen bilogischem und technischem System) aus der Sicht der medizinischen Bildgebung.

• Informationsaufnahme:
  • Biosensoren (Kopplung, Wandlung, Verstärkung, Anpassung, usw.)
  • minimale Rückwirkung auf biol. Signal
  • Informationsgewinnung durch:
    • Entziehung körpereigener Energie
    • Einleitung von Fremdenergie.

• Informationsausgabe:
  • Ankopplung an Sinnesorgane des Menschen (sehen, hören, fühlen, riechen, schmecken) mit technisch generierter Symbolik
  • Anpassung, Verständlichkeit

• Informationsverarbeitung aller diagnostischen Signale des Gesamtprozesses und von Zusatzinformationen durch Arzt:
  • Datenformatierung, Modellbildung, Erarbeiten von Diagnosevorschlägen

• Informationsverarbeitung:
  • Modellbildung, Simulation, Erarbeitung von Entscheidungsvorschlägen entsprechend formulierter Zielstellung (Qualitätsfunktion).

• Informationseingabe:
  • angepasst an menschliche Aktorik (Bewegungsapparat, Sprache, Gedanken?)
  • Ergonomie, Bedienfreundlichkeit, Ausschluss von Fehlbedienungen.

• Stoff-, Energie- und Informationsapplikation:
  • effektive, schonende, selektive Übergabe
  • Anpassung an Regelkreis des Patienten und Wechselwirkungen, Ausschluss von Gefahren

Signal- und Bilderfassung für die Diagnostik

1. Nach welchen Kriterien bewertet man aus technischer Sicht bildgebende Verfahren in der Medizin?

• strukturelle / funktionelle Bildgebung gefragt s. klinische Fragestellung.
• geforderte Unterscheidung der Gewebsarten, z.B. Ultraschall, MRT: Weichteile; Röntgen Knochen.
• Eindringtiefe für untersuchte Organe, z.B. Röntgenstrahlung: Durchdringung; IR-Strahlung: bis 5 cm Eindringtiefe.
• Verabreichung zusätzlicher Substanzen (Hilfsstoffe), z.B. Röntgen: Kontrastmittel; Emissionstomographie: Radionuklide (Hilfsenergie über Tracer).
• Strahlenbelastung und Sicherheit, z.B. starke Strahlenbelastung: Röntgen; keine Strahlenbelastung: US, MRT; keine magnetisierbaren Metallteile im MRT.
• Auflösung bzgl. Zeit, Raum, Funktionalität s. Einzelverfahren.
• Untersuchungszeit, Kosten.

2. Nennen Sie Beispiele für 2-, 3-, 4- und mehrdimensionale Abbildungen medizinischer Daten.

2-Dimensional (evtl. + Zeit)

• Infrarotstrahlung
  • Thermografie
  • NIRS, Nahinfrarotspektroskopie
• Licht
  • Fotographie, Videoskopie, Endoskopie
• Röntgenstrahlung
  • Fluoroskopie
  • Röntgentomographie
  • CT, Computer-Tomographie
• Radioaktivität
  • PET, Positronen-Emissions-Tomographie
  • SPECT, Single Photon Emission Computed Tomography
  • Szintigrafie
• Schall, Ultraschall
  • Sonographie
• Kernspinresonanz
  • MRT, Magnetresonanztomographie

3-Dimensional (evtl. + Zeit)

• Licht
  • OCT, Optische Kohärenztomografie
• Radioaktivität
  • PET, Positronen-Emissions-Tomographie
  • SPECT, Single Photon Emission Computed Tomography
• Kernspinresonanz
  • MRT, Magnetresonanztomographie

mehrdimensional

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3. Erläutern Sie die Bedeutung der Bildgebung im Prozess der "Theragnostik" an einem Beispiel.

Grundstruktur bildgebender Systeme

1. Stellen Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Verfahren der Signal- und Bildgewinnung in der Diagnostik dar. Nennen Sie Beispiele für Verfahren, unterschieden nach der Art des Informationsträgers.

Beispiele:

Informationsträger Energie

• Körpereigene Energie
  • EKG
  • EEG
  • MKG
  • Thermographie
• Hilfenergie
  • Röntgenbild
  • DSA Angiographie
  • RCT Computertomographie
  • MRT Magnetresonanztomographie
  • SPECT, PET Emissionstomographie
  • US Sonographie
  • OT optische Tomographie
  • Video Photographie, Video, Endoskopie
  • EP evozierte Potentiale

Informationsträger Stoff

• Körpereigene Stoff
  • transcutane Oximetrie
• Hilfsstoff
  • enzymatische Analyserverfahren

2. Welche Forderungen aus technischer und aus medizinischer Sicht sollten bildgebende Verfahren genügen? Über welche technischen Parameter sollte das "Bild" als Resultat der medizinischen Bildgebung optimal an die physiologischen Eigenschaften der "Senke" (bildauswertender Arzt) angepasst sein?

Forderungen:

• Übernahme der relevanten Informationen
• verlustfreier Transport und Sicherung
• Erzeugung eines adäquaten Reizes

3. Welche Möglichkeiten der Visualisierung vierdimensionaler medizinischer Bilddaten kennen Sie?

• 2D-Display
• 3D-Display

Übersicht über bildgebende Verfahren in der Medizin

1. Nennen Sie je ein Beispiel für projektiv und für rekonstruktiv aufgenommene Bilder und deren Anwendung in der Medizin. Vergleichen Sie Vor- und Nachteile beider Verfahren.

projektiv aufgenommene Bilder:

• Röntgenbild
• Ultraschall
• CT

• rekonstruktiv aufgenommene Bilder:
• Ultraschall 3D-Bilder
• MRT
• PET / SPECT

2. Mit welchen bildgebenden Verfahren lassen sich strukturelle (anatomische, morphologische), mit welchen funktionelle (physiologische) Eigenschaften des Patienten abbilden?

3. Welche prinzipiellen Verfahren gibt es bzgl. der Gewinnung des Bildes als Abbild physikalischer Eigenschaften der Gewebe aufgrund von Wechselwirkungsmechanismen?

4. Nach welchen Kriterien werden Bildgebungsverfahren für eine spezielle medizinische Fragestellung ausgewählt?

5. Ordnen Sie Verfahren der Computertomographie tabellarisch der Transmissions-, Remissions- und Emissionstomographie zu.

6. In welchen Frequenzbereichen elektromagnetischer Wellen sind die verschiedenen Verfahren zur Bildgebung angesiedelt? Erklären Sie die damit zusammenhängenden physikalischen Prinzipien der Bildebung.

Geschichte der medizinischen Bildgebung

1. Nennen Sie ein Verfahren, das schon frühzeitig Bilder aus dem Inneren des Körpers zu liefern imstande war, und informieren Sie sich über die historischen Voraussetzungen, die zur technischen Entwicklung dieses Verfahrens beitrugen.

2. Ordnen Sie die medizinischen Bildgewinnungsverfahren nach dem Zeitraum ihrer ersten praktischen Anwendung.

3. Welche technischen Voraussetzungen mussten für tomographische Verfahren gegeben sein?