hochkant=1.2|mini|Steril abgedeckter Bildwandler bei einer Knochenoperation Röntgen (benannt nach dem Physiker Wilhelm Conrad Röntgen), genannt auch Röntgenuntersuchung, ist ein weit verbreitetes bildgebendes Verfahren, bei dem ein Körper unter Verwendung eines Röntgenstrahlers durchstrahlt wird. Die Durchdringung des Körpers mit Röntgenstrahlen wird in Bildern dargestellt, die als Röntgenbilder, Röntgenaufnahmen oder Radiographien (auch Radiografien; von „Strahl“ und -graphie) bezeichnet werden. Gesamthaft werden die technischen Geräte zur Bildgebung als Röntgenapparat oder Röntgengerät bezeichnet.
Die Bilder werden etwa auf einem fluoreszierenden Schirm sichtbar. Bei der Durchleuchtung mit einer Röntgenkamera wird ein Röntgenbildverstärker benötigt. Auch geeignetes Filmmaterial kann verwendet werden (Radiographie mit Röntgenfilm). Stand der Technik ist jedoch digitales Röntgen (digitale Radiographie). Hier kommen Phosphorplatten (Röntgenspeicherfolie) oder elektronische Sensoren zum Einsatz, zum Beispiel CCD-Sensoren. (Für die medizinischen Verfahren siehe Radiologie#Radiographie.) Die Anwendung von Röntgenstrahlen dient regelmäßig der Röntgendiagnostik, kann aber auch nur auxiliär ohne eigenen diagnostischen Zweck eingesetzt werden.
Geschichte Am 8. November 1895 entdeckte Wilhelm Conrad Röntgen in Würzburg die unsichtbaren Strahlen. Er experimentierte mit einer fast luftleeren Kathodenstrahlröhre aus Glas. Er deckte sie mit Pappe ab, aber die Strahlen konnten sie durchdringen und zeigten ein zufällig auf dem Tisch liegendes Objekt auf dem Fluoreszenzschirm.Katrin Pliszka: Philips Medical Systems DMC GmbH: Röntgenröhre „MRC“. In: hamburger-wirtschaft.de. Handwerkskammer Hamburg, Mai 2005, abgerufen am 16. Januar 2017. Nachdem er im Anschluss an sechswöchige Laborarbeiten am 22. Dezember die linke Hand seiner Ehefrau, Bertha Röntgen, eine halbe Stunde lange bestrahlt und damit die erste Röntgenaufnahme am Menschen durchgeführt hatte,Martin Droschke: Ein Professor der Universität Würzburg […]. In: Franken 2024. Franken-Wissen für das ganze Jahr. Emons Verlag, Köln 2023, ISBN 978-3-7408-1797-8, Blatt 22. Dezember. übergab er am 28. Dezember seine erste schriftliche Mitteilung Über eine neue Art von Strahlen der Physikalisch-Medizinischen Gesellschaft zu Würzburg und am 23. Januar 1896 kam es zur ersten öffentlichen Demonstration seiner Entdeckung.Heinz Otremba, Walther Gerlach: Wilhelm Conrad Röntgen. Ein Leben im Dienste der Wissenschaft. Würzburg 1970.Horst Teichmann: Die Entwicklung der Physik im 4. Saeculum der Universität Würzburg erläutert an der Geschichte eines Institutsgebäudes. In: Peter Baumgart (Hrsg.): Vierhundert Jahre Universität Würzburg. Eine Festschrift. Neustadt/Aisch 1982 (= Quellen und Beiträge zur Geschichte der Universität Würzburg. Band 6), S. 787–807, hier: S. 793 f. Er verzichtete auf eine Patentierung, damit die Röntgenapparate schneller eingesetzt werden konnten.Röntgen verzichtete auf ein Patent. Die Welt, 3. Dezember 2001. Für seine ab 1896/1897Die erste medizinische Anwendung der Röntgenstrahlen in der Türkei zum Beispiel ist für 1897 belegt. Vgl. Ali Vicdani Doyum: Alfred Kantorowicz unter besonderer Berücksichtigung seines Wirkens in İstanbul (Ein Beitrag zur Geschichte der modernen Zahnheilkunde). Medizinische Dissertation, Würzburg 1985, S. 79–80. weltweit genutzte Entdeckung erhielt Röntgen 1901 den ersten Nobelpreis für Physik. Ausgehend von Röntgens Entdeckung entwickelte Carl Heinrich Florenz Müller gemeinsam mit Ärzten die erste wassergekühlte Anode. mini|Historisches Röntgengerät zum „Durchleuchten“ der Lunge Im Deutschen Röntgen-Museum in Röntgens Geburtsort Remscheid-Lennep sind zahlreiche historische Röntgenapparate ausgestellt.
Das von Hermann Gocht verfasste erste Lehrbuch der Röntgenuntersuchungen erschien 1898. Nachdem bereits der Physiologe John C. Hemmeter 1895 den Magen mit Röntgenstrahlen sichtbar gemacht hatte, begründete 1904 Hermann Rieder die Röntgenuntersuchung des Magens und Darms mit der „Kontrastmahlzeit“. Im Jahr 1918 begründete Åke Olof Åkerlund die Röntgendiagnostik des Zwölffingerdarms.Paul Diepgen, Heinz Goerke: Aschoff/Diepgen/Goerke: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin. 7., neubearbeitete Auflage. Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, S. 49 und 57.
Anwendung in der Medizin mini|Panorama-Röntgenanlage für Bilder vom Kiefer mini|Röntgenbild eines Thorax mit Bronchialkarzinom
Prinzip In der Medizin dient das Röntgen zur Feststellung von Anomalien im Körper, die im Zusammenhang mit Symptomen, Zeichen und eventuell anderen Untersuchungen eine Diagnose ermöglichen (Röntgendiagnostik). Die unterschiedlich dichten Gewebe des menschlichen (oder tierischen) Körpers absorbieren die Röntgenstrahlen unterschiedlich stark, so dass man eine Abbildung des Körperinneren erreicht (Verschattung, Aufhellung und andere Röntgenzeichen). Das Verfahren wird zum Beispiel häufig bei Verdacht auf einen Knochenbruch angewendet: Zeigt das Röntgenbild eine Unterbrechung der Kontinuität des Knochens, ist der Verdacht bestätigt.
Das herkömmliche Röntgenbild zeigt eine Abbildung des dreidimensionalen Objektes (z. B. eines Sprunggelenkes – ugs: Knöchel) auf einer zweidimensionalen Fläche. Daher werden viele Objekte – wie Extremitäten mit fraglich gebrochenen Knochen – aus zwei Richtungen (im Fachjargon: „in 2 Ebenen“) geröntgt. Was aus einer Perspektive (oder Betrachtungsrichtung) noch nicht auffällt, tut dies eventuell aus der anderen. Oder wenn zwei Knochenteile eines Bruches in einer Richtung hintereinander liegen, lässt sich eine Verschiebung der Knochenbruchenden (im Fachjargon: „Dislokation oder Luxation“) erst auf einer zweiten Aufnahme aus einer anderen Richtung darstellen. Hierzu stehen zu nahezu allen darstellbaren Körperteilen Standardaufnahmetechniken zur Verfügung, um es dem Betrachter nicht jedes Mal abzuverlangen, sich in die Darstellung „einzudenken“. Ordnet der Arzt Röntgenaufnahmen eines Sprunggelenkes in zwei Ebenen an, kann er davon ausgehen, dass er eine seitliche (im Fachjargon: „transversale“) Aufnahme mit Darstellung der Gelenkflächen von Schienbein und Sprungbein (und ein paar anderen), sowie eine Aufnahme von vorne nach hinten (im Fachjargon: a.p. = anterior – posterior) mit gut beurteilbaren Innen- und Außenknöcheln erhält. Sollte es damit noch nicht klar sein, wird vielleicht eine Schichtaufnahme angeordnet, um statt der einfachen „Übersichtsaufnahmen“ Schnittbilder zu erhalten.
Schichtweise Röntgenaufnahmen werden als Tomographie bezeichnet. Von den „konventionellen Schichtaufnahmen“ (Röntgentomographie) unterscheidet sich die modernere Röntgen-Computertomographie (CT). Bei dieser berechnet ein Computer die Schnittbilder aus den elektronischen Daten, die bei Röntgenaufnahmen aus verschiedenen Richtungen erzeugt werden. CT-Aufnahmen haben eine wesentlich höhere Bildqualität.
Häufig werden dem Patienten bei oder vor der Röntgenuntersuchung Kontrastmittel verabreicht. Manche Strukturen, die sich normalerweise nicht abgrenzen lassen, können so hervorgehoben werden. Zum Teil lässt sich mit einem Kontrastmittel auch die Funktion eines Organsystems darstellen, so etwa in der Urografie. Je nach Fragestellung bieten sich verschiedene Substanzen und Darreichungsformen an.
Um die räumliche Lage insbesondere gebrochener Knochen oder ausgerenkter Gelenke gut erkennen zu können, werden von einer Stelle im Körper zumeist zwei bis drei Bilder aus unterschiedlicher Projektionsrichtung angefertigt.
Neben Standbildern können – zumindest seit 2007 – etwa bei Einrenkungen und Zurechtrückung von Knochenteilen Röntgen-Videos gefilmt und live am Bildschirm angezeigt werden, um das Öffnen des Körpers per Skalpellschnitt zu vermeiden und dennoch ein aufschlussreiches Bild von der sich verändernden Lage der Knochen zu erhalten. Die im bestrahlten Operationsfeld agierenden Hände der Unfallchirurgen werden dabei möglichst mit Blei-Gummi-Handschuhen geschützt.
Weiche und harte Strahlung Für unterschiedliche Bereiche des Körpers werden unterschiedliche „Strahlenqualitäten“ benötigt, um unterschiedlich dichte Gewebe, wie z. B. Fettgewebe oder Knochen zu durchdringen. In der Röntgendiagnostik spricht man von weicher und harter Strahlung. Ausschlaggebend ist die Spannung in Kilovolt (kV), die der Röntgenröhre zugeführt wird. Je nach dem abzubildenden Körperbereich bzw. der gewünschten Bildaussage wird die Röhrenspannung zwischen etwa 25 und 35 kV bei der Mammografie und etwa 38 und 120 kV bei den übrigen Körperregionen gewählt.
Mit höheren Spannungen werden höhere Strahlungsfrequenzen im elektromagnetischen Spektrum erreicht.
Je weicher die Strahlung (niedrige kV-Werte) ist, desto größer ist der Anteil der vom Gewebe absorbierten Strahlung. Dadurch werden auch feinste Gewebeunterschiede auf dem Röntgenfilm sichtbar gemacht. Dies ist der Fall bei der Mammografie (Röntgenuntersuchung des Brustgewebes), jedoch ist die Strahlenbelastung des durchstrahlten Gewebes dadurch relativ hoch. Harte Strahlung (über 100 kV) durchdringt Gewebe und Materialien (Gips und sogar Bleischürzen von geringerer Dicke) wesentlich leichter. Kontrastunterschiede werden stark abgemildert, wie z. B. bei Lungenaufnahmen (120 kV), bei denen sonst im Bereich der Rippen keine Beurteilung der Lungenstruktur möglich wäre.
Gefahren Nicht nur Röntgenstrahlung führt zu Strahlenbelastung. Jedes Jahr sind wir einer natürlichen Strahlenbelastung von ~2,4 mSv/a ausgesetzt, die sich zusammensetzt aus kosmischer Strahlung 0,3 mSv/a, Erdstrahlung 0,5 mSv/a, natürlicher Radoninhalation 1,3 mSv/a und Aufnahme natürlicher radioaktiver Stoffe 0,3 mSv/a.
Hinzu kommen ~1,53 mSv/a zivilisatorische Strahlenbelastung, davon aus kerntechnischen Anlagen <0,01 mSv/a, weiter durch Anwendung radioaktiver Stoffe und ionisierender Strahlung in Forschung, Technik und Haushalt <0,01 mSv/a, weiter verursacht der Fall-out von Kernwaffenversuchen <0,01 mSv/a und schließlich bedingen Anwendung radioaktiver Stoffe und ionisierender Strahlung in der Medizin den Großteil von 1,5 mSv/a. Die Strahlenbelastung in der Medizin hat somit einen nicht unerheblichen Anteil an der gesamten Strahlenbelastung der Bevölkerung, der weitaus größte Anteil entfällt hierbei jedoch auf wenige, schwerkranke Patienten.
Die durchschnittliche Strahlenbelastung durch das Reaktorunglück in Tschernobyl (26. April 1986) lag 1990 in Deutschland bei 0,025 mSv. Eine 10-stündige Flugreise entspricht 0,1 mSv. Die kosmische Strahlenbelastung in 2000 m Höhe gegenüber Meereshöhe ist 0,6 mSv höher. Der regionale Unterschied der natürlichen Strahlung innerhalb von Häusern in Deutschland beträgt 0,6 mSv.
Die oben aufgeführten Beispiele sollen als Vergleichsmaßstab für die folgende Auflistung von Röntgenuntersuchungen dienen. Eine einmalige Röntgenuntersuchung der folgenden Untersuchungsart führt zu einer zusätzlichen effektiven Dosis: Röntgenuntersuchung zusätzliche effektive Dosis Zähne/Kiefer 0,02 mSv Schädel 0,2 mSv Rippen 0,3 mSv Thorax (Lunge) 0,02 mSv Bauchraum 0,3 mSv Halswirbelsäule 0,2 mSv Brustwirbelsäule 0,5 mSv Lendenwirbelsäule 0,4 mSv Becken 0,1 mSv
In der Regel dauert es Jahre, bis eine strahleninduzierte Krebserkrankung auftritt, beispielsweise infolge einer Strahlenkrankheit. Für die Leukämie (Blutkrebs) geht man, in diesem Dosisbereich, von 15 Jahren, für andere Krebsformen von 40 Jahren aus.