Neuer Siemens-Detektor verbessert die Bildqualität beim CT

Für seine Computertomographen hat Siemens Healthcare einen Detektor mit völlig neuartigem Elektronikdesign entwickelt: Der Stellar-Detektor kommt zur analogen Datenübertragung fast ohne Leitungen aus und kann die gemessenen Signale daher nahezu störungsfrei digitalisieren. Bisher verursachen die Leitungen der Detektortechnologie Elektronikrauschen, das bei Signalen geringer Intensität die Qualität der klinischen Bilder beeinträchtigen kann. Nur durch eine höhere Strahlendosis ließe sich dieses Rauschen verringern. Siemens ist es jetzt gelungen, die gesamte Elektronik zur Signalumwandlung in nur einem Chip zusammenzuführen. Dies ist ein entscheidender Durchbruch zu noch besserer Bildqualität in der Computertomographie – und das bei gleichzeitiger Reduzierung der Strahlendosis. Mit diesem Entwicklungsschritt stellt Siemens Healthcare im Rahmen der "Agenda 2013" ein weiteres Mal seine Innovationskraft unter Beweis.

In Verbindung mit den High-End-Computertomographen Somatom Definition Flash und Somatom Definition Edge liefert Stellar äußerst detailreiche Bilder, auf denen der Arzt aufgrund einer räumlichen Auflösung von bis zu 0,30 Millimetern selbst feinste Gefäßstrukturen erkennen kann. Foto mit freundlicher Genehmigung des Deutschen Herzzentrums, München
Die Bildqualität zu erhöhen und die benötigte Strahlendosis zu verringern, sind Hauptziele bei der Weiterentwicklung von Computertomographen. Mitentscheidend ist dabei der Detektor, der zusammen mit der Röntgenröhre die Scan-Einheit bildet, die als Bestandteil der ringförmigen Gantry um den Patienten rotiert. Im Körper werden die Röntgenstrahlen abhängig von den gescannten Gewebetypen unterschiedlich stark abgeschwächt. Der Detektor misst diese Abschwächung und bildet daraus ein digitales Signal. Mit der üblichen Detektortechnik lassen sich hinsichtlich Dosisreduktion und Bildoptimierung allerdings kaum noch bedeutsame Fortschritte erzielen. Denn hier müssen die Signale über ein aufwändiges Leitungssystem von einigen Zentimetern Länge an die Auswerte-Elektronik weitergeleitet werden. Das hat negative Auswirkungen auf das Signal-zu-Rausch-Verhältnis – und damit auf die Bildqualität: Je länger die Leitungen, desto höher wird das elektronische Rauschen. Und je höher das elektronische Rauschen, desto schlechter ist die Bildqualität. Dies gilt besonders für den Niedrigdosisbereich.
Um das Bildrauschen zu verringern, mussten die genannten Signalleitungen minimiert werden. Daher haben Entwickler im Siemens-Detektorzentrum in Forchheim die gesamte Auswerte-Elektronik in einem einzigen Chip zusammengeführt. Im Stellar-Detektor wurde dieses neue Elektronikdesign erstmalig verwirklicht. Mit dem neuen Detektor lassen sich die analogen Signale der Photodioden nun beinahe ohne Störung in digitale Signale umwandeln. Diese können dann digital und damit verlustfrei weiterverarbeitet werden. Bei gleicher Dosis können so klinische Bilder mit merklich höherem Signal-zu-Rausch-Verhältnis als bisher erzeugt werden. "Der Stellar-Detektor reduziert das Bildrauschen um 20 bis 30 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Detektoren", sagte Prof. Dr. Jörg Hausleiter, Leiter der kardiologischen Intensivstation am Deutschen Herzzentrum in München. "So kommen wir bei einem breiten Spektrum an Untersuchungen mit geringerer Strahlendosis aus – und gleichzeitig hat sich die Bildqualität verbessert."
In Verbindung mit den High-End-Computertomographen Somatom Definition Flash und Somatom Definition Edge liefert Stellar äußerst detailreiche Bilder, auf denen der Arzt aufgrund einer räumlichen Auflösung von bis zu 0,30 Millimetern selbst feinste Gefäßstrukturen erkennen kann. Die höhere Sensitivität des Stellar-Detektors hilft Ärzten auch, wenn sie adipöse Patienten untersuchen: Zwar werden die Röntgenstrahlen durch eine große Leibesfülle deutlich abgeschwächt, doch der neue Detektor liefert trotzdem diagnosefähige Aufnahmen. "Mit dem neuen Detektor sehen wir erstmals sehr gute Bilder selbst bei stark adipösen Patienten mit einem Body-Mass-Index von über 35", sagte Dr. Stefan Martinoff, Direktor des Instituts für Radiologie mit Nuklearmedizin des Deutschen Herzzentrums.
Siemens Healthcare liefert die Computertomographen Somatom Definition Flash und Somatom Definition Edge mit dem Stellar-Detektor aus. Alle bereits installierten Geräte vom Typ Somatom Definition Flash und Somatom Definition AS lassen sich mit dem neuen Detektor nachrüsten. "Das Upgrade auf den Stellar-Detektor erlaubt bei allen Untersuchungen Dosis-Einsparungen von bis zu 30 Prozent", sagte PD Dr. Hatem Alkadhi, Leitender Arzt am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitäts-Spitals Zürich.
"Agenda 2013" ist die im November 2011 eingeführte weltweite Initiative des Siemens-Sektors Healthcare zur weiteren Steigerung seiner Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit. In den vier Handlungsfeldern Innovation, Wettbewerbsfähigkeit, regionale Präsenz und Personalentwicklung sind Maßnahmenpakete definiert, die bis Ende 2013 umgesetzt werden.