Tomographie

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Unter dem Begriff Tomographie bzw. -grafie (altgriechisch tome - Schnitt, γραφή, grafí, „die Schrift“, „Graphie“) werden verschiedene bildgebende Verfahren zusammengefasst, mit denen die räumliche Struktur eines Objektes mittels einem Schichtaufnahmeverfahren ermittelt werden kann und damit volumetrische, tiefenaufgelöste Information dargestellt wird. Erzeugt wird eine Tomographie meist, indem das Objekt in einer Serie paralleler Querschnittbilder abgetastet wird. Die Grundlagen zur Tomographie entwickelte der Radiologe Alessandro Vallebona 1930 in Genua.

[Bearbeiten] Verfahren in der Medizin

In der Medizin sind folgende tomografischen Verfahren im Einsatz:

• die "klassische" konventionelle Röntgentomographie
• die Ultraschalldiagnostik (Sonographie),
• die Optische Kohärenztomographie (OCT),
• die Magnetresonanztomographie (MRT, Kernspintomographie),
• die Computertomographie (CT),
• die Positronen-Emissions-Tomographie (PET),
• die Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT),
• die Elektromagnetische Impedanz Tomographie (EMIT) und
• die Neutronentomographie.

Bei der Tomographie werden Serien von Schnittbildern erzeugt, in denen jeder Bildpunkt eindeutig einem Punkt im aufgenommenen Objekt entspricht. Dadurch wird die räumliche Anordnung der Strukturen im Innern des Patienten wiedergegeben. Man spricht von einer überlagerungsfreien Darstellung. Im Gegensatz dazu wird bei Projektionsverfahren wie der Radiographie (gewöhnliche Röntgenuntersuchung) ein Schattenbild aufgenommen, auf dem sich mehrere Strukturen überlagern, wenn sie im Strahlengang hintereinander liegen. Beispielsweise überlagern beim konventionellen Röntgenbild die Weichteile der vorderen und hinteren Brustwand und die knöchernen Strukturen des Thorax die Lungenstrukturen. Dies würde die Diagnose eines Lungentumors (z. B. Bronchialkarzinom) erschweren. Jedes CT- oder MRT-Schnittbild vom Thorax zeigt nur eine 0,5 - 10 mm dicke Schicht, dies aber ohne Überlagerungen.

Röntgenbild (Projektionsbild) eines kleinen peripheren Bronchialkarzinoms im linken Oberlappen

Dieser Tumor im CT-Schnittbild

Aus den CT-Einzelschichten zusammengesetztes 3D-Bild

Optische Kohärenztomographie der Fingerkuppe (Leistenhaut) mit Schweißdrüsengängen, Seitenlänge 1x1mm, Tiefe ca. 600 µm

Jedes Pixel in einem Schnittbild entspricht einem Volumenelement (Voxel) des gesamten dreidimensionalen Datensatzes. Die Höhe des Voxels entspricht dabei der Schichtdicke. In der Nachbearbeitung lassen sich aus den Voxels dreidimensionale Bilder des untersuchten Objekts (Volumenrendering) oder beliebig im Raum angeordnete Schichtbilder (multiplanare Rekonstruktion) errechnen.

[Bearbeiten] Verfahren in der Geologie/Geophysik

In anderen Gebieten der zerstörungsfreien Untersuchung werden ähnliche Verfahren angewandt. In der Geophysik gibt es Verfahren, die nach der gleichen mathematischen Inversionsmethode arbeiten. Diese sind:

• die seismische Tomographie
• die geoelektrische Tomographie.

[Bearbeiten] Verfahren in der Physik

• Quantenzustandstomographie

Ein Verfahren, das, mithilfe ähnlicher mathematischer Methoden wie die im medizinischen Bereich verwendeten, die vollständige Vermessung des Quantenzustandes eines Objektes (z. B. seine Dichtematrix oder seine Ort- und Impulsverteilung) ermöglicht.

• Elektronentomographie

Ein Verfahren, bei dem mittels eines Transmissionselektronenmikroskopes (TEM) die einzelnen Schnittbilder (Projektionen) erzeugt werden.