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Radiologie 29. März 2006

Die Kleinsten brauchen die größten Geräte

In jeder kinderradiologischen Abteilung zählen Thoraxaufnahmen zur Standarduntersuchung. Durch Verwendung eines Flachbettdetektors können heute ohne großen Aufwand hochwertige Aufnahmen bei Kleinkindern im Sitzen durchgeführt werden.

Zwischen Kindern und Erwachsenen bestehen wesentliche Unterschiede. In den Körperproportionen ist es die andere Relation von Kopf zu Rumpf zu Extremitäten, beim Kreislauf die höhere Pumpleistung des Herzens, in der Lungenmechanik ein höheres Atemminutenvolumen und eine deutlich schlechtere Lungenmechanik, im Metabolismus höherer O2-Verbrauch und CO2-Produktion und vieles mehr. Im Säuglingsalter besteht eine geringere Fähigkeit zur Harnkonzentration.

Teilweise lassen sich diese Unterschiede als Anpassungserfordernis an das rasche Körperwachstum erklären, da ein Kind im ersten Lebenshalbjahr sein Gewicht verdoppelt, am Ende des ersten Lebensjahrs wird es verdreifacht. Nach dem ersten Lebensjahr kommt es durch das Erlernen des aufrechten Ganges zu einer weiteren Änderung des Habitus: die Muskelmasse der Extremitäten nimmt zu, der Rumpf streckt sich mit Verschiebung der Thorax-Abdomen-Relation zugunsten des Thorax.

Spezifika bei Säuglingen und Kleinkindern

Zusätzlich weisen Säuglinge und Kleinkinder eine geringere Anzahl von Alveolen und damit einen höheren Anteil an Lungeninterstitium auf. Zwischen dem dritten und etwa fünften Lebensjahr kommt es dann zur letzten Alveolenneubildung. Dieser relativ höhere Anteil an

Lungenintersitium erklärt auch den geringen Informationsgehalt von seitlichen Thoraxaufnahmen in der Altersgruppe von Säuglingen und Kleinkindern. Daher sollte diese Projektion auch routinemäßig nicht durchgeführt werden.

Zusätzlich ist zu bedenken, dass sich in der Erwachsenenradiologie die Absolutwerte der Patientenkörpermasse um einen Faktor 4 bis 5 ändern (von ca. 40 kg bis 160-200 kg Körpergewicht), während dieser Faktor in der Kinderradiologie 200 bis 300 beträgt (400-500 g bis ca. 120 kg Körpergewicht). KinderradiologInnen sind daher mit einem sich permanent in Entwicklung und Wandel begriffenen Patienten konfrontiert: mit dessen wechselnder „Body Composition“ und sich ändernder Physiologie. Dies bedingt entsprechend hohe Anforderungen an die verwendeten Untersuchungsgeräte nach der Regel: „Die kleinsten Kinder brauchen die größten Geräte.“ Durch das Wachstum ist die Mitoserate bei Kindern wesentlich höher als bei Erwachsenen, wodurch die höhere Strahlenempfindlichkeit erklärbar ist. Zieht man das „stürmische“ Wachstum im ersten Lebensjahr in Betracht, dann verwundert es nicht, dass Kinder in dieser Altersgruppe eine zumindest 10-mal höhere Strahlensensibilität aufweisen.

Bei der Einführung neuer Untersuchungsgeräte und Methoden müssen oben genannte physiologische, altersspezifische Faktoren „unter einen Hut“ gebracht werden. Jedes neue System muss seine Vorteile gegenüber dem bisherigen unter Beweis stellen.

An der Klinischen Abteilung für Kinderradiologie, Univ.-Klinik für Radiologie Graz, wurde im Frühjahr dieses Jahres eine Flachbettdetektoranlage installiert. Damit können nun konventionelle Übersichtsaufnahmen digital angefertigt werden. Wenige Sekunden nach der Röntgenaufnahme steht das fertige Bild am Vorschaumonitor zur Verfügung und kann im Krankenhausnetzwerk weiter versendet werden.

Thorax „im Sitzen“

Durch ein neues Konzept, bei dem sowohl der Detektor als auch die Röhre frei beweglich an einem Deckenstativ befestigt sind, musste auch eine Anpassung der Patientenpositionierung erfolgen bzw. mussten und konnten neue Patientenpositionierungen entwickelt werden. In jeder kinderradiologischen Abteilung zählen Thoraxaufnahmen zur Standarduntersuchung. Durch die Verwendung des Flachbettdetektors können nun ohne großen Aufwand „THAPSI“ („Thorax ap im Sitzen“) Aufnahmen durchgeführt werden (siehe Abb.). Diese „THAPSI“-Aufnahmen erlauben es, relativ einfach und rasch qualitativ hochwertige Thorax-Aufnahmen bei Kleinkindern anzufertigen.

Anhand der an der Abteilung erhobenen Normogramme für altersabhängige Körperdurchmesser kann die Leistungsfähigkeit des Systems hinsichtlich Auflösungsvermögen, Signal/Rausch-Verhältnis bei unterschiedlichen Massen und Dosis simuliert und für den pädiatrischen Einsatz optimiert werden. Um das an der Abteilung entwickelte - und in EU-Untersuchungen validierte - Niedrigdosisschema für Kinder weiter beibehalten zu können, war eine Änderung der Abbildungsgeometrie notwendig, dessen Auswirkungen in den Phantomstudien abgeschätzt werden konnten.

Im Herbst dieses Jahres wurden an unserer Abteilung, in Zusammenarbeit mit der Klinischen Abteilung für Kinderkardiologie, Univ.-Klinik für Kinder- und Jugendheilkunde Graz, Magnetresonanztomographien des Herzens (Herz-MR) bei Kindern mit angeborenen kardiovaskulären Fehlbildungen eingeführt. Die Möglichkeit der überlagerungsfreien Untersuchung aller Herzabschnitte, die Beurteilung und Quantifizierung der Herzfunktion, Pumpleistung, Stenosegradienten, Regurgitationsfraktionen bei Klappenfehlern und vieles mehr eröffnet neue Einsichten und ein neues Verständnis für alte Probleme. Eine Zukunftsperspektive ist der Ersatz andere invasiver kardialer Diagnoseverfahren durch das Herz-MR. Durch die Zusammenarbeit und synoptische Untersuchungsbefundung mit dem Kinderkardiologen ist eine optimale Patientenbetreuung und Versorgung gewährleistet.

Angeborene Herzfehler

Während in der Erwachsenenkardiologie die Herzkrankgefäße und die linke Herzkammer vor allem von Interesse sind, ist es bei vielen angeborenen Herzfehlern die rechte Herzkammer und deren Funktion. Zusätzlich muss bei der Untersuchungsplanung die höhere Herzfrequenz als auch die geringe Signalausbeute aufgrund der geringeren Organmasse bei kinderradiologischen Patienten berücksichtigt werden. In weiten Bereichen fehlen noch Normalwerte. Hier besteht für die Kinderradiologie und -kardiologie ein größtenteils noch unbearbeitetes Forschungsgebiet, und es eröffnen sich neue Möglichkeiten für eine Zusammenarbeit.

Die bereits erwähnte wesentlich höhere Strahlenempfindlichkeit pädiatrischer Patienten lässt die KinderradiologInnen auch über andere bildgebende Verfahren nachdenken bzw. befinden diese sich bereits durch multidisziplinäre Teams von Kinderradiologen mit Kinderärzten, Technikern und der Industrie in Entwicklung. Beispielsweise können durch Anlegen von 16 bis 32 einzelnen Elektroden („Elektrodengürtel“) am Thorax und Messung der elektrischen Impedanz Querschnittsbilder des Thorax nicht invasiv gewonnen werden, an welchen zumindest Knochen, Weichteile und Luft unterscheidbar sind.

Strahlungsfrei am Bett

Damit wäre ein wesentlicher Beitrag für die strahlungsfreie Bildgebung am Bett von beispielsweise Intensivpatienten geleistet. Änderungen maschineller Beatmungsparameter können einfach, ohne Patiententransport und belastungsfrei auf ihren Einfluss auf Luftgehalt, Barotrauma und regionärer Belüftung überprüft werden. Andere Anwendungen wie Verlaufskontrollen bei obstruktiven Lungenerkrankungen wären denkbar.

Für die Bildgebung bei Frühgeborenen wäre die Verwendung von Infrarot als Trägerstrahlung vorstellbar. Erste Versuche mit dem Institut für Medizinische Chemie Graz haben ergeben, dass cirka 10 bis 15 cm Masse mittels Infrarot durchstrahlt werden können. Auch bei der besonders vulnerablen Patientengruppe von Neu- und Frühgeborenen wäre die Thoraxbildgebung ein erstes Ziel.

 detail

Die Einführung des Computers stellt die dritte industrielle Revolution dar. Neue Möglichkeiten der Bildgebung wurden dadurch möglich. Für die Kinderradiologie ist nun am Horizont ein Schimmer zu sehen, wie wir die uns anvertrauten Patienten mit neuen Verfahren unter Vermeidung von ionisierender Strahlung noch besser bzw. nicht invasiv untersuchen und betreuen können.

Prof. Dr. Erich Sorantin, Ärzte Woche 40/2001

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