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Eine Geschichte voller Revolutionen

Die Euphorie ist groß, als Anfang der 1970er Jahre ein neues bildgebendes Verfahren die medizinische Welt revolutioniert: die Computertomographie (CT). Knapp 80 Jahre nach Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen im Jahr 1895 fasziniert diese neue Technik die Medizin.

Schon die ersten Röntgenbilder begeistern die Welt. Doch für Mediziner ist nach einigen Jahren klar, dass die herkömmlichen Röntgenaufnahmen für viele Fragestellungen nicht ausreichen. Sie wünschen sich schon sehr bald bessere Verfahren. Doch bis dahin ist es noch ein langer Weg. Bereits in den 1930er Jahren gibt es erste Geräte die überlagerungsfreie Schichtaufnahmen erstellen: sogenannte Verwischungstomographen, wie zum Beispiel das Siemens-Introskop.

Introskop Siemens MedMuseum Museumsgeschichten Revolution CT
Verwischungstomograph Siemens-Introskop (1934)

Um jedoch präzise und schnelle Schnittbildverfahren zu entwickeln, benötigt man viel mehr: extrem leistungsfähige Computer und spezielle Algorithmen für die Bildberechnung. Die Computertechnik ist erst in den 1960er Jahren so weit entwickelt. Zudem legen wissenschaftliche Arbeiten von Männern wie dem US-Physiker Allan M. Cormack und dem britischen Ingenieur Godfrey Hounsfield weitere Grundlagen für die Schnittbildtechnik. Hounsfield gilt heute als der „Vater der Computertomographie“. Er arbeitet seit 1949 in den Labors der Schallplattenfirma EMI in London und forscht ab 1967 an der Entwicklung der CT-Technik. Zusammen mit seinem Team baut er den ersten funktionsfähigen CT. Die Ergebnisbilder des Gerätes sind so beeindruckend, dass ein regelrechtes „CT-Fieber“ ausbricht. Neben EMI steigen mehr als 15 weitere Unternehmen in die Entwicklung von CT-Scannern ein. Eines davon ist Siemens, das aufgrund seiner jahrzehntelangen Erfahrung im Bereich der Röntgentechnik schon viel Knowhow mitbringt.

1972 wird eine eigene CT-Entwicklungsabteilung bei Siemens aufgebaut. Leiter des Teams ist der Physiker Friedrich Gudden. „An jedem Tag wurde bis tief in die Nacht gearbeitet“, berichtet Gudden in seinen Lebenserinnerungen über diese Anfangsjahre bei Siemens. „Viele unserer auf ÖPNV (Öffentlicher Personennahverkehr) angewiesenen Mitarbeiter habe ich häufig nach Mitternacht nach Kleinseebach oder Neunkirchen… heimgefahren.“ Das Ziel der Gruppe von erfahrenen Ingenieuren ist es, einen leistungsfähigen Prototypen zu entwickeln. Und so gehen die Ingenieure mit großer Begeisterung ans Werk und widmen sich der Entwicklung vieler wichtiger Teilbereiche der CT: einem Verfahren zur Bildrekonstruktion, einem völlig neuen Detektor oder einem System zur Umwandlung in digitale Bilder. Die Techniker modifizieren eine Röntgenröhre für die Anwendung im Computertomographen, konstruieren einen neuen Hochspannungsgenerator und vieles mehr.

Prototyp Schädel CT Siretom Siemens MedMuseum Museumsgeschichten
Prototyp-Anlage des Schädel-CTs Siretom (1974)

Schließlich sind Mitte 1974 alle Vorarbeiten abgeschlossen und der erste Siemens-Computertomograph, ein Kopfscanner namens Siretom, wird als Protoyp nach anfänglichen Tests im Labor auch im klinischen Umfeld erprobt. Hier beginnt die enge Zusammenarbeit mit Professor Hans Hacker und seinem Team in der Abteilung für Neuroradiologie am Klinikum der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität in Frankfurt am Main. Mit der Anlage werden dort von Juni 1974 bis Februar 1975 fast 2000 Patienten untersucht. Nach weiteren Verbesserungen bekommt Hacker schließlich am 1.12.1975 das erste Gerät aus der Serienproduktion geliefert. Schnell wird die CT zur bevorzugten Methode für Untersuchungen des Hirngewebes. 

Schädel CT Siemens MedMuseum Museumsgeschichten
Der erste Siemens Schädel-CT Siretom im klinischen Einsatz (1975)

Kurze Zeit später kommen bereits die ersten Ganzkörper-CTs auf den Markt. Siemens treibt die neue Technologie maßgeblich voran. Ende der 1970er Jahre gelingen schon die ersten Herz-Scans. Die Computertomographen werden schneller und die Bildqualität verbessert sich immens. In den ersten zehn Jahren nach der Einführung des ersten Ganzkörper-CTs von Siemens, dem Somatom, hat sich aber an der grundlegenden Technik wenig verändert: Zwar werden die Anwendungsbereiche erweitert und viele Komponenten optimiert, doch ist damit die Leistungsgrenze des bestehenden Technikgerüstes erreicht. Ingenieure und Ärzte fragen sich Mitte der 1980er Jahre, was in der CT noch möglich sei.

Somatom Siemens MedMuseum CT Museumsgeschichten
Somatom, der erste Ganzkörperscanner von Siemens (1977)

Die Antwort findet Siemens in der Spiral-CT: Bisherige Geräte haben nach jeder Schichtaufnahme den Patienten auf dem Tisch liegend ein Stück weiterbewegt, ein langsames Verfahren. Bei der Spiral-CT wird der Patient kontinuierlich durch das Messfeld bzw. den CT geschoben, währenddessen die Röntgenstrahlen den Körper spiralförmig abtasten und aufnehmen, dadurch wird die Untersuchung viel schneller. Experten befürchteten bei dieser Aufnahmetechnik aber Bewegungsunschärfen. Dieses Problem können die Siemens-Entwickler mithilfe komplizierter, neuer Algorithmen schließlich lösen. Sie schaffen 1990 den Durchbruch für den ersten marktreifen Spiral-CT weltweit. In den Folgejahren widmen sich die Entwickler zunehmend anderen Herausforderungen der noch wachsenden Technologie.

1995 kommt der zu dieser Zeit schnellste Scanner der Welt auf den Markt - der Somatom Plus4. Er ist vielseitig klinisch einsetzbar und braucht nur wenig Platz. 1997 gibt es eine weitere Neuerung: Ein besonderer Festkörperdetektor mit der neu entwickelten Keramikmischung UFC (Ultra Fast Ceramics), mit der - im Vergleich mit dem früheren Material - die Strahlendosis bei CT-Untersuchungen um bis zu 30 Prozent reduziert werden kann. Mitte der 1990er Jahre sind Diagnosequalität, Nutzer- und Patientenfreundlichkeit nicht mehr mit den Anfangsjahren der CT zu vergleichen.

Die Leistung der CTs dieser Zeit ist im Hinblick auf Bildqualität und Volumenabbildung einzelner Organe nicht mehr zu steigern. Doch Siemens-Ingenieure finden einen Weg, die vorhandene Leistung besser zu nutzen: Mit der Mehrschichttechnik können: auf einmal mehrere Bildschichten erzeugt und aufgenommen werden. Durch die viel dünneren Schichten stehen nun deutlich größere Volumendatensätze zur Verfügung. Dies ist ein wichtiger Schritt, um der Herz-CT zum Durchbruch zu verhelfen. Der erste Mehrschicht-Scanner von Siemens ist das Somatom Volume Zoom. Er ermöglicht erstmals die CT-Abbildung von Herzkranzgefäßen am Klinikum Großhadern in München im Jahre 1999. Die Aufnahme dauert 40 Sekunden.

Herzkranzgefäße Volume Zoom CT Geschichte Siemens MedMuseum
Abbildung der Herzkranzgefäße mit dem Somatom Volume Zoom, Courtesy Klinikum Großhadern, München (1999)

Siemens erkennt früh das Potential dieser Technologie und treibt die Entwicklung auch in den folgenden Jahren in Zusammenarbeit mit klinischen Partnern zügig voran. Beispiele dafür sind das SOMATOM Sensation (2001), das Einblicke in bislang unbekannter Klarheit in die Herzkranzgefäße gibt. Im Jahr 2005 kommt ein CT auf den Markt, der alle bisherigen Innovationen in sich vereint, aber noch weiter geht: das SOMATOM Definition. Es ist der weltweit erste CT, in dem zwei Röntgenröhren und zwei Detektoren arbeiten. Das System revolutioniert besonders die Herzbildgebung, denn bisher mussten Patienten mit hoher Herzfrequenz Betablocker einnehmen, um den für die Untersuchung notwendigen Ruhepuls zu erreichen. Mit der Dual-Source-Technologie ist das nicht mehr nötig.

Dual-Source CT SOMATOM Siemens MedMuseum Geschichten
Das weltweit erste Dual-Source-CT SOMATOM Definition (2006)

Auch in der Nuklearmedizin werden CT-Geräte ab Anfang der 2000er Jahre immer wichtiger. Die bildgebenden Geräte der Nuklearmedizin wie SPECT (Single Photon Emission Computertomograph) oder PET (Positronenemissionstomograph) werden mit einem CT-Scanner zu einem Hybridsystem vereint, das die Darstellung von Stoffwechselvorgängen mit der genauen anatomischen Abbildung der Strukturen von CT kombiniert. Auch bei der Strahlentherapie werden CTs zunehmend als bildgebendes Verfahren in Kombination mit Bestrahlungsgeräten eingesetzt.

Die aktuellen Computertomographen von Siemens sind das Ergebnis langjähriger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern und Medizinern auf der ganzen Welt. Diese Kooperation macht mehr und mehr Menschen modernste CT-Technologie zugängig. CT-Untersuchungen heute arbeiten nicht nur mit einer wesentlich geringeren Röntgendosis als bisher, sondern unterstützen den Arzt auch bei seiner Entscheidung für die Therapie des Patienten.
 

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