Was sind die Unterschiede zwischen CT, MRT und Ultraschall und wie funktionieren sie? Nach dem Lesen erhalten Sie Wissen

Einfach ausgedrückt handelt es sich bei CT, MRT und B-Ultraschall um Geräte, die Krankheiten diagnostizieren, indem sie die innere Struktur und die Organe des menschlichen Körpers untersuchen und sie mit dem normalen physiologischen Zustand vergleichen. Sie sind wichtige Diagnosemethoden in der modernen Medizin und diese Geräte werden in Zukunft immer ausgefeilter werden und eine immer wichtigere Rolle für die menschliche Gesundheit und Krankheit spielen.

Diese Geräte basieren alle auf den Erkenntnissen und Forschungsergebnissen der modernen Physik. Sie verwenden bestimmte Medien, um den menschlichen Körper zu durchdringen, Bilder des Körperinneren zu erhalten und diese Bilder zur Analyse und Diagnose von Gesundheitszuständen zu verwenden. Der größte Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass sie unterschiedliche Medien verwenden, um durch den menschlichen Körper zu gelangen, was zu unterschiedlichen Diagnosestellen und Wirkungen führt.

Schauen wir uns nun die grundsätzliche Situation dieser drei Gerätetypen an:

CT

CT ist die Abkürzung für Computed Tomography, was so viel bedeutet wie elektronische Computertomographie. Das wichtigste Untersuchungsmedium sind Röntgenstrahlen, die den Körper durchdringen und mithilfe hochempfindlicher Detektoren Bilder des gescannten Bereichs erzeugen. Es zeichnet sich durch schnelles Scannen und klare Bilder aus.

Röntgenstrahlen sind hochenergetische elektromagnetische Wellen und ein Lichtband, daher werden sie auch X-Strahlen genannt. Das für unsere Augen sichtbare Licht hat eine Wellenlänge von etwa 380–780 nm (Nanometer). Die Wellenlänge von Röntgenstrahlen ist extrem kurz, nur 0,001–100 nm, und die Frequenz ist ebenfalls extrem hoch, über 10^16 Hz. Die Energie ist zehn- bis hunderttausendmal so hoch wie die des sichtbaren Lichts und kann daher Schäden an menschlichen Zellen und der DNA verursachen.

Röntgenstrahlen haben eine extrem starke Durchdringungskraft. Beim Eindringen in den menschlichen Körper bilden sie je nach der unterschiedlichen Dichte der verschiedenen Gewebe im menschlichen Körper unterschiedliche Absorptionsraten und hinterlassen auf dem fotografischen Film Schwarzweißbilder mit unterschiedlichen Graustufen. Ärzte können diese Bilder beobachten und analysieren, um den Zustand des inneren Gewebes des menschlichen Körpers zu erfassen und eine Krankheitsdiagnose zu stellen.

Die CT wurde auf der Grundlage der Röntgendurchleuchtung entwickelt. Bei der Computertomographie wird mithilfe eines rotierenden Geräts ein Querschnittsscan des menschlichen Körpers durchgeführt, ähnlich wie beim Schneiden von Karottenscheiben. Der hochempfindliche Detektor empfängt die durch das rotierende Gerät eindringenden Strahlen und gibt die erhaltenen Daten in den Computer ein, der die Daten dekodiert und das Bild rekonstruiert.

Die Hauptkomponenten eines CT-Geräts bestehen aus drei Teilen: dem Scanteil, der aus einer Röntgenröhre, einem Detektor und einem Scanrahmen besteht; das Computersystem, das die durch den Scan gesammelten Informationsdaten speichert und berechnet; und das Bildanzeige- und -speichersystem, das die computerverarbeiteten und rekonstruierten Bilder auf einem Fernsehbildschirm anzeigt oder mehrere Kameras oder Laserkameras verwendet, um die Bilder für die Betrachtung durch die Ärzte aufzunehmen.

Die heutigen CT-Geräte wurden von der ersten Generation bis zur fünften Generation aktualisiert. Zu Beginn war der Scanbereich sehr klein, die Scanzeit lang (mehrere Sekunden), es gab nur wenige Detektoren (nur einen oder zwei) und die Auflösung war sehr niedrig. Jetzt wurde der Scanbereich erheblich erweitert, die räumliche Auflösung kann 0,4 mm (Millimeter) erreichen, die Scanzeit wurde auf 40 ms (Millisekunden) verkürzt und das Scannen von 64 Bildebenen dauert nur 330 ms.

Die Scanmethode hat sich von der Möglichkeit, sich nur horizontal zu bewegen, zu der Möglichkeit geändert, nun auch einfaches Scannen, verbessertes Scannen und Kontrastscannen durchzuführen und auch dreidimensionale dynamische Bilder zu erzeugen.

Magnetresonanztomographie

Die Magnetresonanztomographie wird auch als Spin-Imaging oder Magnetresonanztomographie bezeichnet, was die Übersetzung des englischen Wortes Magnetic Resonance Imaging, abgekürzt MRI, ist. Die Magnetresonanztomographie erkennt physikalische Veränderungen auf atomarer Ebene durch ein externes Gradientenmagnetfeld, um ein Bild der inneren Struktur eines Objekts zu zeichnen. Es handelt sich um einen sehr komplizierten Vorgang, daher werde ich ihn im Sinne eines populärwissenschaftlichen Artikels nicht im Detail erläutern.

Zur Vereinfachung werden nachfolgend einige Bildgebungsprinzipien zitiert:

Der Kern dreht sich und hat einen Drehimpuls. Da Atomkerne geladen sind, erzeugt ihr Spin ein magnetisches Moment. Wenn der Atomkern in ein statisches Magnetfeld gebracht wird, wird der ursprünglich zufällig ausgerichtete Dipolmagnet durch die magnetische Feldkraft beeinflusst und orientiert sich in die gleiche Richtung wie das Magnetfeld. Nehmen wir beispielsweise das Proton, das Hauptisotop von Wasserstoff, so kann es nur zwei Grundzustände annehmen: eine „parallele“ und eine „antiparallele“ Orientierung, die jeweils einem Zustand niedriger bzw. hoher Energie entsprechen. Genaue Analysen haben gezeigt, dass der Spin nicht vollständig auf das Magnetfeld ausgerichtet ist, sondern um einen Winkel θ geneigt ist. Auf diese Weise beginnt der Dipolmagnet, sich um das Magnetfeld zu drehen. Die Frequenz der Präzession hängt von der Stärke des Magnetfelds ab. Es hängt auch von der Art des Zellkerns ab. Die Beziehung zwischen ihnen erfüllt die Larmor-Beziehung: ω0=γB0, d. h. die Präzessionswinkelfrequenz ω0 ist das Produkt aus der magnetischen Feldstärke B0 und dem magnetischen Gyrometrieverhältnis γ. γ ist eine grundlegende physikalische Konstante für jedes Nuklid. Das Hauptisotop des Wasserstoffs, das Proton, kommt im menschlichen Körper in großen Mengen vor und sein magnetisches Moment lässt sich leicht erkennen, weshalb es sich am besten für die Aufnahme von Kernspinresonanzbildern eignet.

Aus makroskopischer Sicht ist die Phase im Satz präzedierender magnetischer Momente zufällig. Ihre kombinierte Ausrichtung bildet die makroskopische Magnetisierung, die durch das magnetische Moment M dargestellt wird. Es ist dieses makroskopische magnetische Moment, das das NMR-Signal in der Empfangsspule erzeugt. Von der großen Zahl der Wasserstoffkerne befinden sich etwas mehr als die Hälfte in einem niedrigen Zustand. Es lässt sich zeigen, dass zwischen Nukleonen in zwei fundamentalen Energiezuständen ein dynamisches Gleichgewicht besteht und der Gleichgewichtszustand durch das Magnetfeld und die Temperatur bestimmt wird. Das „thermische Gleichgewicht“ ist erreicht, wenn die Anzahl der Nukleonen, die von einem Zustand niedrigerer Energie in einen Zustand höherer Energie übergehen, der Anzahl der Nukleonen entspricht, die von einem Zustand höherer Energie in einen Zustand niedrigerer Energie übergehen. Wenn Hochfrequenzenergie, die der Larmor-Frequenz entspricht, auf das magnetische Moment angewendet wird und diese Energie gleich der Differenz der Magnetfeldenergie zwischen den höheren und niedrigeren Grundenergiezuständen ist, kann das magnetische Moment vom „parallelen“ Zustand mit niedrigerer Energie in den „antiparallelen“ Zustand mit höherer Energie springen und es tritt Resonanz auf.

Vereinfacht ausgedrückt: Der menschliche Körper besteht zu 60–70 % aus Wasser, das in jeder Zelle und in den verschiedenen Geweben und Organen verteilt ist. Der Wassergehalt verschiedener Gewebe und Organe ist unterschiedlich. Manche Leute vergleichen die MRT damit, eine Flasche Wasser zu nehmen, sie zu schütteln und dann zu beobachten, wie sich die aufgewirbelten Blasen verändern.

Unter normalen Umständen ist die Richtung der magnetischen Feldlinien jedes Wassermoleküls zufällig. Unter dem starken Magnetfeld der Kernspinresonanz werden die magnetischen Feldlinien dieser Wassermoleküle konstant. Wenn das Magnetfeld verschwindet, kehren die Magnetfeldlinien dieser Wassermoleküle in einen zufälligen Zustand zurück. Bei der Kernspintomographie werden durch abwechselndes Aussenden und Stoppen des Magnetfelds Daten zu Änderungen der Magnetfeldlinien des menschlichen Körpers gesammelt und die Bilder durch komplexe Computerberechnungen rekonstruiert.

Magnetresonanzgeräte bestehen hauptsächlich aus drei Grundkomponenten, nämlich: dem Magnetteil, der aus dem Hauptmagneten (der ein starkes statisches Magnetfeld erzeugt), der Kompensationsspule (Korrekturspule), der Hochfrequenzspule und der Gradientenspule besteht; der Magnetresonanzspektrometerteil, der hauptsächlich den Hochfrequenzübertragungsteil und ein Magnetresonanzsignalempfangssystem umfasst; der Datenverarbeitungs- und Bildrekonstruktionsteil, der aus Signalkonverter, Register, Bildprozessor, Konsole, Anzeige usw. besteht.

Das bei der Kernspintomographie verwendete Magnetfeld ist sehr stark und liegt im Allgemeinen zwischen 1,5 T und 3 T. T (Tesla) ist eine sehr hohe Einheit der magnetischen Feldstärke. 1T entspricht 10.000 G (Gauß). Das Magnetfeld der Erde beträgt am Äquator nur 0,3 G und am Nord- und Südpol 0,6 G. Die magnetische Feldstärke des stärksten Rubidiummagneten beträgt nur 300 Gs. Daher beträgt die magnetische Feldstärke der Kernspinresonanz etwa das 50.000-fache der Erdmagnetfeldstärke und das 100-fache der des stärksten Magneten.

Aus diesem Grund müssen Sie bei einer MRT-Untersuchung besonders darauf achten, dass Sie keine metallischen Gegenstände am Körper haben und sich keine metallischen Geräte im Untersuchungsraum befinden. Wenn diese Dinge vorhanden sind, kann es nach dem Einschalten des MRT-Geräts zu Unfällen kommen. Die südkoreanische Zeitung Chosun Ilbo berichtete über einen Unfall dieser Art. Am Nachmittag des 14. Oktober dieses Jahres wurde ein Patient im Gimhae General Hospital in der südkoreanischen Provinz Gyeongsang einer MRT-Untersuchung unterzogen. Durch das starke Magnetfeld des Geräts wurde er plötzlich in eine Sauerstoffflasche aus Metall gesaugt und der Patient erwürgt.

Bei der Magnetresonanztomographie wird zwar eine sehr starke magnetische Kraft erzeugt, doch sie verursacht keine Schäden oder Auswirkungen auf den menschlichen Körper und ist daher die sicherste Untersuchung. Damit wird auch der Aberglaube widerlegt, dass Magnete Krankheiten aus einer anderen Perspektive heilen können. Die Propaganda, dass man mit ein paar Magneten an Schuhsohlen oder Matratzen alle Krankheiten heilen könne, ist in Wirklichkeit ein Trick von Betrügern. Ich hoffe, dass sich nach der Lektüre dieses Artikels niemand erneut täuschen lässt.

B-Ultraschalluntersuchung

Der sogenannte B-Ultraschall ist eine Technologie, die Ultraschall als Medium zur Diagnose von Krankheiten nutzt, indem sie die Echos des Ultraschalls abbildet, der durch den menschlichen Körper hindurchgeht.

Alle Wellen haben eine Frequenz, und die Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Die für das menschliche Ohr wahrnehmbare Schallfrequenz liegt zwischen 20 und 20.000 Hz. Schallwellen unterhalb dieser Frequenz werden als Infraschall bezeichnet, und Schallwellen oberhalb dieser Frequenz werden als Ultraschall bezeichnet. Infraschall und Ultraschall sind für das menschliche Ohr nicht hörbar, können aber durch künstliche Instrumente sichtbar gemacht werden.

Da Ultraschall eine gute Durchdringbarkeit und Anisotropie aufweist, kann er das Innere eines Objekts durch Absorption, Reflexion, Brechung, Beugung und andere Eigenschaften abbilden. In der Medizin besteht das Funktionsprinzip der Ultraschalluntersuchung darin, Ultraschall in den menschlichen Körper zu übertragen. Wenn es auf verschiedene Schnittstellen im Körper trifft, wird es reflektiert und gebrochen und in verschiedenen Geweben in unterschiedlichem Maße absorbiert und abgeschwächt. Diese Prozesse werden durch das Instrument in verschiedenen Wellenformen, Kurven und Bildern widergespiegelt und Ärzte können durch die Analyse dieser Bilder Krankheiten diagnostizieren.

Die Diagnosetechniken mit Ultraschall werden in die Typen A, B, C und D unterteilt. Die Diagnose von Krankheiten in Form der Schallwellenamplitude wird als „eindimensionale Anzeige“ bezeichnet, da der erste Buchstabe des englischen Wortes „Amplitude“ „A“ ist, auch bekannt als A-Ultraschall; und die Diagnose von Krankheiten im Graustufen-Helligkeitsmodus wird als „zweidimensionale Anzeige“ bezeichnet, da der erste Buchstabe des englischen Wortes „Brightness“ „B“ ist, auch bekannt als B-Ultraschall. Zur Untersuchung des Herzens bzw. des Blutflusses werden im Allgemeinen Krankheitsdiagnosemethoden vom M-Typ und D-Typ verwendet, die auch als Echokardiographie und Doppler-Ultraschalldiagnose bezeichnet werden und hier nicht im Detail erläutert werden.

B-Ultraschalluntersuchungsgeräte bestehen hauptsächlich aus einer Sonde, einem Host, einer Stromversorgung, einem Display, einem Gehäuse und Peripheriegeräten. Unter diesen besteht der Sondenteil aus einem Chip, einem schallabsorbierenden Block, einer Anpassungsschicht und einem schallabsorbierenden Block; Host und Anzeige bestehen aus einem Computer und einer Anzeige zur Informationsverarbeitung, die zum Empfangen der von der Sonde erfassten Informationen und zum Umwandeln verschiedener Daten in Bilder durch Berechnung und Verarbeitung dienen, die auf der Anzeige angezeigt oder ausgedruckt werden. Das Netzteil und die Hülle sind Zusatzeinrichtungen, die dem Host und der Sonde Energie und Schutz bieten.

Die B-Ultraschall-Diagnostiktechnologie wird heute in immer größerem Umfang eingesetzt, beispielsweise bei endoskopischem Ultraschall, Ultraschallangiographie, dreidimensionaler Bildgebung, elastischer Bildgebung usw., und spielt eine immer wichtigere Rolle.

Die wichtigsten Vor- und Nachteile der drei Methoden

Ultraschalluntersuchung

Es ist bequem, schnell, relativ günstig, nicht-invasiv und strahlungsfrei und ermöglicht kontinuierliche dynamische wiederholte Scans. Es handelt sich um die bevorzugte Untersuchungsmethode für feste Organe und flüssigkeitshaltige Organe wie Bauch, Leber, Nieren, Blase, Becken usw. Ultraschalluntersuchungen werden jedoch leicht durch Gas und Knochen blockiert und sind daher für Untersuchungen der Lunge, des Verdauungstrakts und der Knochen nicht geeignet. Aktuelle Ultraschall-Endoskope können diese Mängel jedoch bis zu einem gewissen Grad überwinden.

Darüber hinaus wird die Ultraschalluntersuchung stark von der Bildung, Erfahrung, den Untersuchungsfähigkeiten und der Ernsthaftigkeit des Bedieners beeinflusst, was sich in gewissem Maße auf die Sicherheit der Diagnoseergebnisse auswirkt.

CT

Die Läsionen können mit hoher Genauigkeit und höherer Sicherheit der Diagnoseergebnisse detailliert dargestellt werden, sodass dieses Verfahren die erste Wahl für die Diagnose von Erkrankungen des Kopfes, der Brust, des Herzens, des Skeletts, der Gliedmaßen usw. ist. Einige Knochen weisen jedoch viele Artefakte auf, die die Anzeige der umgebenden Weichteilstrukturen, wie beispielsweise der Schädelbasis und des Wirbelkanals, beeinträchtigen und durch Atembewegungen beeinflusst werden, wodurch kleine Läsionen, beispielsweise kleine Läsionen in der Lunge und der Leber, leicht übersehen werden können.

Darüber hinaus handelt es sich bei Röntgenstrahlen um hochenergetische Strahlen, die für den menschlichen Körper schädlich sind und sich nicht für Langzeit- oder häufige Untersuchungen eignen. Einige Patienten mit schweren Erkrankungen, wie beispielsweise schweren Leber- und Nierenfunktionsstörungen, Hyperthyreose, Asthma, bestimmten allergischen Erkrankungen usw., sind für diese Untersuchung nicht geeignet.

Kernspinresonanz

Es ist empfindlich gegenüber einer frühen Diagnose und kann in den frühen Stadien einiger Läsionen Anomalien aufweisen. Es kann Probleme früher erkennen als CT- und B-Ultraschallmethoden. Es eignet sich besser für Untersuchungen des Kopfes, des Rückenmarks, der Knochen, Gliedmaßen usw. Bei Kopfuntersuchungen beispielsweise ist die Wirkung von Schädelbasis- und Wirbelkanaluntersuchungen besonders gut, da kein Einfluss von Knochenartefakten besteht. Im Vergleich zur CT gleicht es außerdem den Nachteil aus, dass es keine direkte Mehrebenen-Bildgebung durchführen kann. Es ermöglicht eine Angiographie ohne Kontrastmittelinjektion und zeigt die Läsionen deutlicher.

Nachteile: Das bildgebende Verfahren ist aufwendig und relativ teuer, sodass es in der Regel nicht die erste Wahl zur Krankheitsdiagnose ist. Da der Zugang zum MRT-Raum für Notfallgeräte nicht möglich ist, ist diese Untersuchung für schwerstkranke Patienten grundsätzlich nicht geeignet. Die MRT ist für den Fötus nicht gut, daher können Schwangere diese Untersuchung nicht nutzen. Patienten mit Metallimplantaten im Körper (wie Herzschrittmachern und bestimmten Stents) können sich dieser Untersuchung nicht unterziehen. Die MRT zeigt bei verkalkten Läsionen und Knochenhaut eine schlechte Bildqualität und ist daher für die bildgebende Diagnose von Frakturen und anderen Erkrankungen nicht geeignet.

Nach der Lektüre der obigen Einleitung sollten Sie über ein gewisses Verständnis der Eigenschaften, Vor- und Nachteile von CT-, MRT- und B-Ultraschalluntersuchungen verfügen. Sie können künftig je nach Bedarf frei wählen, welche Untersuchung Sie durchführen möchten. Das Wichtigste ist natürlich, auf den Arzt zu hören. Was meinen Sie? Willkommen zur Diskussion, danke fürs Lesen.

Das Urheberrecht von Space-Time Communication liegt beim Original. Urheberrechtsverletzungen und Plagiate sind unethisches Verhalten. Bitte haben Sie Verständnis und kooperieren Sie.