Dual Energy CT

Seit November 2014 steht bei der Radiologie München am Standort Rotkreuzklinikum die Dual-Energy-Computertomographie zur Verfügung, ab 2017 mit neuester Technik mit simultaner Aufnahme von zwei CT-Datensätzen. Die Untersuchung mit verschiedenen Röntgenenergien ermöglicht eine genauere Gewebe-Differenzierung als bisher. Die Dosis entspricht dagegen der einer herkömmlichen CT-Untersuchung. Die Aufnahme dauert nur wenige Sekunden.

Zwei Kollegen aus dem Team der Radiologie München, Prof. Johnson und Prof. Dr. Graser,  haben maßgeblich an der Entwicklung dieser Technologie mitgewirkt, sind international als Experten auf diesem Gebiet bekannt und haben eine Vielzahl wissenschaftlicher Arbeiten und mehrere Lehrbücher dazu veröffentlicht.

Diese Technik ist von Interesse für:

Nachweis und Differenzierung von Nierensteinen

Die Dual-Energy-CT ermöglicht den Nachweis und die Typisierung von Nierensteinen nicht-invasiv und zuverlässig in wenigen Sekunden, auch bei gestauten ableitenden Harnwegen. Bei Harnsäure-Steinen kann gegebenenfalls eine medikamentöse Therapie indiziert werden, bei anderen Steinen die mechanische Entfernung geplant werden. Neben Calcium und Harnsäure-Steinen können in der Regel auch Cystin- und Struvit-Steine differenziert werden, so dass eine entsprechende Medikation, Diät oder antibiotische Therapie indiziert werden kann. Die Bilder zeigen einen Calciumoxalat-Stein (blau) im linken Ureter und einen Harnsäure-Stein (rot) im rechten Ureter.

Nachweis und Differenzierung von Nierensteinen (Bild 1)

Nachweis und Differenzierung von Nierensteinen (Bild 2)

Nachweis von Gicht-Tophi

Mit der Dual-Energy-CT können Gicht-Tophi auch an atypischen Lokalisationen spezifisch nachgewiesen und von anderen Erosionen oder Osteolysen differenziert werden. Auch eine exakte Quantifizierung und die Verlaufskontrolle der Harnsäure-Depots sind ist mit dieser Technik möglich, was im Vergleich zum Serumspiegel eine wesentlich präzisere Steuerung der Therapie z.B. unter Uricase erlaubt. Das Bild zeigt ausgedehnte Gicht-Tophi am rechten Knie.

Nachweis von Gicht-Tophi

Nachweis von Silikon

Die Technik erlaubt einen spezifischen Nachweis von Silikon im Gewebe und in Lymphknoten. So ist auch bei nicht MRT-fähigen Patientinnen (z.B. mit Cochlea-Implantat oder Herzschrittmacher) eine vollständige Beurteilung von Mamma-Implantaten und im Fall von Rupturen die Erfassung der drainierenden Lymphknoten möglich. Das Bild zeigt ein rupturiertes Implantat, dessen Silikon in den Achsellymphknoten abtransportiert wird.

Nachweis von Silikon

Metallartefakt-Reduktion

In der Dual-Energy-CT können Metallartefakte deutlich reduziert und in der Regel bei Titan vollständig und bei Stahl in Abhängigkeit von der Legierung bis ca. 1 cm Dicke vollständig entfernt werden. So wird eine deutlich bessere Beurteilung von Osteosynthesen oder des Spinalkanals möglich. Auch eine Lockerung von Pedikelschrauben oder Prothesenschäften oder -pfannen ist durch die artefaktfreie Darstellung der Metall-Knochen-Grenze deutlich zuverlässiger zu beurteilen. Das linke Bild zeigt die Standard-Rekonstruktion, das rechte das Ergebnis der Metallartefaktreduktion. Der Spinalkanal wird beurteilbar und die Lockerungssäume an den Pedikelschrauben sichtbar.

Metallartefakt-Reduktion (Bild 1)

Metallartefakt-Reduktion (Bild 2)

Knochenmarködem

In der Traumadiagnostik bietet nur die CT den präzisen und spezifischen Nachweis der Frakturlinie, während die MRT durch den Nachweis eines Knochenmarködems sehr sensitiv ist, z.B. für osteoporotische Wirbelfrakturen oder für Fissuren und Ermüdungsfrakturen in Extremitäten. Mit der Dual-Energy-Technik wird auch in der CT ein Knochenmarködem nachweisbar, kombiniert also eine hohe Spezifität mit einer gesteigerten Sensitivität. Das Bild zeigt ein Knochenmarködem im lateralen Femurkondylus.

Knochenmarködem

Darstellung der Lungendurchblutung

Die Durchblutung ist neben der Belüftung der Lunge der wichtigste Funktionsparameter. Mit der spektralen Information aus der Dual-Energy-CT ist es möglich, das Kontrastmittel im Lungengewebe darzustellen und so Informationen über die Durchblutung zu erhalten. Vor allem bei kleineren Lungenembolien (siehe Bild), wiederkehrenden Embolien, unklarem Lungen-Hochdruck und Erkrankungen des Lungengewebes selbst sind diese Informationen von großer Bedeutung für die Diagnose und zum Teil auch für die Therapieplanung.

Auch die Belüftung der Lunge kann mit der Dual-Energy-CT dargestellt werden (siehe Bild). Dazu muss allerdings Xenon-Gas als Kontrastmittel eingesetzt werden, was aufwendig und teuer ist. Daher ist diese Anwendung auf wenige Fälle vor allem in wissenschaftlichen Studien beschränkt.

Die Darstellung der Lungendurchblutung ist dagegen in Routine-Aufnahmen als Zusatzinformation verfügbar ohne zusätzliche Belastung für den Patienten.

Darstellung der Lungendurchblutung (Bild 1)

Darstellung der Lungendurchblutung (Bild 2)

CT-Angiographie ohne Knochen-Überlagerung

In der Computertomographie können die Arterien sowohl im Kopf- und Halsbereich als auch im Körperstamm und an den Beinen mit hoher räumlicher Auflösung dargestellt werden. Bisher ist dabei ein Problem, dass Verkalkungen und Knochen die Darstellung der Blutgefäße überlagern und zum Teil auch die Vermessung von Engstellen behindern. Mit der Dual-Energy-Technik können Verkalkungen und Knochen aus dem Datensatz entfernt werden. So wird eine überlagerungsfreie Darstellung der Blutgefäße und auch eine exakte Graduierung von Engstellen möglich. Die Bilder zeigen zum einen Hirnarterien weiß, Hirnvenen blau, zum anderen die Becken- und Beinarterien mit Gefäßkalk, aber ohne Knochenüberlagerung mit multiplen Verschlüssen.

CT-Angiographie ohne Knochen-Überlagerung (Bild 1)

CT-Angiographie ohne Knochen-Überlagerung (Bild 2)

Differenzierung von Leber- und Nierenläsionen

Bei Leber- und Nierenläsionen spielt oft die Kontrastmittel-Aufnahme eine entscheidende Rolle für die Einordnung als gut- oder bösartiger Befund. In der Computertomographie wird allerdings in der Regel nur eine Kontrastierungsphase aufgenommen, um die Röntgendosis zu minimieren. Dann kommt es vor, dass man primär nicht erkennen kann, ob eine Läsion Kontrastmittel enthält, was zum Beispiel bei der Niere oft die Unterscheidung von eingebluteten Zysten und Nierenzellkarzinomen unmöglich macht.  Mit der Dual-Energy-CT kann das Kontrastmittel erkannt und farbig dargestellt werden, so dass im genannten Beispiel in der Regel eine eindeutige Diagnose gestellt werden kann, und zwar ohne zusätzliches Kontrastmittel oder zusätzliche Dosis. Im dargestellten Bild handelt es sich nur um eingeblutete Zysten.

Differenzierung von Leber- und Nierenläsionen