Die modernen CT-Scanner ermöglichen eine schnelle Bildgebung mit wohldosierter Röntgenstrahlung. Die Strahlen stammen von einer Hochleistungs-Röntgenröhre (Abb. 1), die fähig ist, längere Zeit kontinuierlich zu arbeiten (bis zu etwa 100 Sekunden). Die Strahlung wird dabei abgeschirmt, gebündelt und von einem Detektorenkranz (Abb. 2) empfangen. Dieser Kranz besteht aus über 3.000 kleinen Gasionisation-Detektoren beziehungsweise Photodioden. Sowohl der Detektorenkranz als auch die Röhre rotieren in einer Einheit um den Patienten. Die notwendige Datenableitung wird mit einem Schleifring (Abb. 3) gewährleistet.

					Fotos: GE
Abb.1		Abb.2	Abb.3

Der Patient liegt auf einem ferngesteuerten Tisch und wird stufenweise oder kontinuierlich verschoben. Dadurch werden die Daten entweder scheibchenweise ("direkte 2D-Darstellung") oder volumenbezogen ("3D-Darstellung") akquiriert. Die Kunst der Untersuchung besteht aus einer geeigneten, der Fragestellung angepassten Optimierung der Strahlenqualität, der Tischbewegung/Schichtbreite, der Steuerung der Atemphase und des Kontrastmittels sowie der Filterung und Auswertung der Daten. Ziel ist die optimale Bildqualität bei minimierter Strahlenmenge und kurzer Untersuchungsdauer. Dafür benötigt man eine fokusierte Fragestellung (Verdachtsdiagnose, Untersuchungsgebiet), optimierte Soft- und Hardware sowie eine interaktive, individuelle Untersuchungsleitung durch ein Expertenteam.

Eine Computertomographie bringt optimale Bildqualität bei minimierter Strahlenmenge und kurzer Untersuchungsdauer. Foto: GE

Die Weiterentwicklung der CT wird eine weitere Reduktion der Strahlendosis bringen, z.B. mittels Mehrfachdetektoren oder durch eine zusätzliche Beschleunigung der Datenakquisition mit unter einer Sekunde dauerndem Spiralscan (Synonyme: "Helical-CT", "Volumetric-CT"). Dies würde auch eine Verfeinerung der dynamischen CT-3D-Angiographie-Darstellung des Kopfes, des Brustkorbes und des Abdomens sowie eine CT-Durchleuchtung ermöglichen. Beispielsweise in der Kinderradiologie könnte die Elektronenstrahl-CT dann zur Beseitigung der störenden Bewegungsartefakte genutzt werden.

Der rasante Fortschritt der Wirbelsäulenchirurgie in den letzte 15 Jahren ist zu einem großen Teil der exakteren Darstellung pathologisch anatomischer Strukturen durch immer bessere bildgebende Verfahren zu verdanken. Vor allem die Computertomographie (CT) und die Magnetresonanztomographie (MRT) sind heutzutage für die Diagnostik von Wirbelsäulenerkrankungen nicht mehr wegzudenken und haben die Myelographie sowie die Nativtomographie komplett verdrängt.

Wirbelsäulenbeschwerden in Form von Kreuzschmerzen mit oder ohne Ausstrahlung in das Bein sowie Rücken- oder Nackenschmerzen gehören zu den häufigsten Ursachen für Krankenstände und Frühberentung in den industrialisierten Ländern. Im Erwachsenenalter geben 85 Prozent an, bereits an Kreuzschmerzen gelitten zu haben und 40 Prozent der Bevölkerung leiden aktuell darunter. Die Diagnostik muss aufgrund dieser Häufigkeit primär mit einer sorgfältigen Anamnese und klinischen Untersuchung beginnen, wodurch teilweise bereits funktionelle von organischen Störungen differenziert werden können. Die Mehrzahl der Beschwerden, vor allem jene funktioneller Natur, klingen innerhalb weniger Tage oder Wochen ab und bedürfen keiner weiteren Abklärung. Neurologische Ausfälle, wie Sensibilitätsstörungen oder Lähmungen hingegen oder anhaltende Beschwerden über drei Wochen sollten einer konsequenten Abklärung zugeführt werden, die mit einem Nativröntgen des betroffenen Wirbelsäulenabschnittes beginnt. Im Falle von neurologischen Defiziten ist in jedem Fall eine sofortige Schnittbilduntersuchung anzuschließen, um die Ursache der Nervenlaesion zu finden.

Auch ein negativer radiologischer Befund sollte bei anhaltenden Beschwerden Anlaß zur weiteren Schnittbilduntersuchung geben, wobei bei nicht genauer Lokalisierbarkeit die MRT zu bevorzugen ist. Im besonderen haben sich die Schnittbilduntersuchungen bei Bandscheibenleiden, degenerativen Spondylolisthesen, Entzündungen, Wirbelsäulentumoren mit Abgrenzung von anderen destruktiven Prozessen und degenerativen Prozessen wie Vertebrostenose bewährt. Die Computertomographie wird aufgrund der exakten Knochendarstellung auch zur Herstellung von 3D-Modellen verwendet, die einerseits in der präoperativen Planung eingesetzt werden können, oder aber mit Hilfe eines Navigationssystems eine intraoperative dreidimensionale Darstellung ermöglichen.

Bandscheibenveränderungen stellen sicherlich die Hauptindikation für die Anwendung der CT dar – vor allem wegen der leichteren Verfügbarkeit. Voraussetzung ist eine exakte klinische Eingrenzung der zu untersuchenden Region. Die CT erlaubt Aussagen über Bandscheibenprotrusionen, Nervenkompression durch Bandscheibenprolaps oder degenerative Veränderungen im Bereich der Facettengelenke (Abb. 1a bis 1d). Durch sekundäre Rekonstruktionen können Schnittbilder in allen beliebigen Ebenen hergestellt werden, die Aussagen über die Stellung der Wirbelkörper zueinander oder aber über den postoperativen Durchbau einer Spondylodese erlauben.

Die MRT ermöglicht nicht nur eine bessere Aussage über die Weichteile, sondern gibt auch einen Überblick über mehrere Segmente und außerdem Auskunft über das Signalverhalten und damit den Hydratationsgehalt der Bandscheibe. Die hohe Sensitivität der MRT kann allerdings zu falsch positiver Befundung verleiten, wenn keine direkte Korrelation mit den klinischen Symptomen hergestellt wird. So wurden in einer Studie an asymptomatischen Probanden unter 60 Jahren in 22 Prozent abnormale MRT-Befunde (Diskushernien oder Spinalkanalstenosen) gefunden und im Alter über 60 Jahren sogar 57 Prozent. Auf speziellen MRT-Sequenzen steigt dieser Prozentsatz bis auf 93 Prozent. Diese Zahlen belegen, dass diese wertvolle, hochsensitive Methode die große Gefahr der Überbewertung birgt und der sorgfältigen Interpretation durch einen Kliniker bedarf, um nicht zu voreiligen und überflüssigen therapeutischen Handlungen zu verleiten.

		Abb. 1a: CT der LWS: Vertebrostenose. Einengung des Spinalkanals (rot) durch massive Randzacken der degenerativ veränderten kleinen Wirbelgelenke (Spondylarthrose) (vgl. mit Abb. 1b!).

		Abb. 1b: CT der LWS: Bandscheidenprolaps. Medio-lateral links gelegener umfangreicher Vorfall (rot) der Bandscheibe L5/S1. Erhebliche Kompression des Duralsacks. Strukturen innerhalb des Duralsacks allerdings nicht differenzierbar (normal weiter Spinalkanal).

Abb. 1c, d: MRT der LWS sagittal (c) und axial (d): Massiver Prolaps L5/S1 (gelb) mit Verdrängung und Kompression der linken Nervenwurzel S1 (rot).

Das Wirbelgleiten kommt vor allem im Segment L4/5 am häufigsten vor. Die CT gibt hier Auskunft über die durch Osteophyten aufgetriebenen oberen und unteren Gelenkfacetten mit lateraler Spinalkanalstenose, die degenerativen Veränderungen in den zygapophysealen Gelenken sowie die Erosion des medialen Teiles des oberen Gelenkfortsatzes mit folglicher Ventralsubluxation des darüber gelegenen Wirbels. Als Vertebrostenose wird eine konzentrische Einengung der Cauda durch diese degenerativen Veränderungen bezeichnet, die bei klinischer Manifestation zu einer passageren, reversiblen Schwäche in den Beinen nach wenigen Minuten Gehen führt (Claudicatio spinalis) (Abb. 1a).

Auch bei diesen Veränderungen darf keine Überinterpretation erfolgen, da degenerative Spondylolisthesen mit zunehmendem Alter häufiger werden und bei Frauen über 65 Jahre in einem Prozentsatz von 29 Prozent auftreten. Während bei der Anterolisthese keine Korrelation zwischen den radiologischen Veränderungen und der Klinik hergestellt werden konnte, zeigte sich bei der Retrolisthese, die in der gleichen Altersgruppe in 14 Prozent der Fälle auftritt (L3/L4) eine deutliche Korrelation mit Rückenschmerzen.

Die CT und mehr noch die MRT sind von der Diagnostik entzündlicher und neoplastischer Veränderungen heute nicht mehr wegzudenken. Bei Entzündungen, die charakteristischerweise vom Bandscheibenraum beginnen und zu einer Destruktion der angrenzenden Wirbelkörper führen, kann dieses patho-morphologische Substrat sowohl in der axial rekonstruierten CT aber besser noch in der MRT dargestellt werden. Neben Abszeßbildungen und Kompression neuraler Strukturen kann auch die Aktivität des Prozesses gemessen an der Kontrastmittelaufnahme erfaßt werden (Abb. 2a). Der Ausheilungszustand, die Blockwirbelbildung, läßt sich vor allem in der längsrekonstruierten CT nachvollziehen, wodurch auch Informationen über die Belastbarkeit des Blockwirbels zu gewinnen sind.

		Abb. 2a: MRT der LWS: Spondylodiscitis L1-L2 mit Ausbildung eines intraossären Abszesses (rot) ohne Beeinträchtigung des Spinalkanals.
		Abb. 2b: MRT der LWS: Porotische Wirbelkompression: Keine Metastasen oder frische Einbrüche auf Grund des normalen Signalgehalts des Knochenmarks.
		Abb. 2c: MRT der LWS: Metastasen eines Bronchuskarzinoms (runde dunkle Herde im hellen Knochenmark der Wirbelkörper).

Bei Tumoren (Abb. 3) wird die CT vor allem zur Beurteilung der Destruktion der vorderen oder hinteren Tragepfeiler herangezogen, wodurch eine Aussage über die knöcherne Stabilität möglich ist. Mit der MRT, die vor jedem operativen Eingriff durchzuführen ist, kann die Infiltration angrenzender, aber auch entfernterer Wirbelsegmente dargestellt werden. Das charakteristische Signalverhalten von tumorinfiltrierten Wirbelkörpern (Abb. 2c) erlaubt auch eine Abgrenzung zu osteoporotischen Wirbelkörperdestruktionen (Abb. 2b), wodurch den Patienten weitere diagnostische Wirbelpunktionen erspart bleiben.

		Abb. 3a, b: MRT der LWS mit KM. Untersuchung wegen unklarer motorischer Ausfälle der Beine. Stark kontrastmittelaufnehmender kleiner Tumor auf Höhe L2 geschichtet (rot umrandet); Meningeom (gutartig). a: sagittal b: axial
		Abb. 3c: MRT der BWS wegen unklarer neurologischer Ausfälle. Tumor des Rückenmarks (Stiftgliom, gelb umrandet); MRT ist das einzige Verfahren, welches das Rückenmark direkt abbilden kann.

Die Erstellung eines dreidimensionalen Modells am Bildschirm ist durch computerunterstützte Aufarbeitung von CT- und MRT-Bilddaten seit längerer Zeit möglich. Mit Hilfe dieser Computermodelle wurden auch reale Modelle aus Styropor oder anderen Materialien durch Übertragung der Daten auf einen Fräser hergestellt. Um die Information der dreidimensionalen Rekonstruktion auch intraoperativ zu nützen, ist die Überlagerung des virtuellen Computer 3D-Modells mit der Realität notwendig, was durch Abgleichen von Punkten am Wirbelkörper mit Punkten am virtuellen Modell gelingt (Kalibrierung). Die zu verwendenden Instrumente sind mit optoelektronischen Markern bestückt, die von einer Kamera im Raum verfolgt und somit auf das virtuelle Modell im Computer übertragen werden. Hierdurch gelingt es, die Information der Schichtverfahren, im besonderen der Computertomographie, direkt auf die reelle Situation zu übertragen, wodurch eine exaktere Planung und höhere Präzision gewährleistet wird.