Natuurkunde

ct-scan


Inleiding

Er zijn vele verschillende beeldvormende technieken in de geneeskunde. Deze methodes zijn vaak ontwikkeld om in het menselijke lichaam te kijken, zonder dat de patiënt opengesneden hoeft te worden. Denk bijvoorbeeld aan relatief oude technieken zoals röntgenfoto’s en aan echografie. Deze methodes maken een 2D afbeelding van een patiënt. Vaak heeft een arts niet genoeg aan een 2D foto. Het is niet lastig voor te stellen dat een arts een 3D model wil hebben als hij bijvoorbeeld een hersentumor moet verwijderen. In veel gevallen is het dus van levensbelang dat een arts een ruimtelijk beeld van een patiënt krijgt. Daarom werd de CT-scan ontwikkeld. De CT-scan maakt met behulp van röntgenstralen een 3D-foto van een patiënt. 

Hoe werkt CT

De afkorting CT in CT-scan staat voor Computed Tomography. Wat staat voor het opbouwen van een 3D afbeelding uit veel verschillende foto’s. Om het simpel te zeggen maakt een CT-scan heel veel foto’s die allemaal een gedeelte van de informatie van de uiteindelijke 3D afbeelding bevatten. Daarna gaat de computer de informatie verwerken en maakt een 3D afbeelding. Elke foto afzonderlijk wordt genomen met behulp van röntgenstraling, net als een röntgenfoto. Er is een röntgenbron en een detector, daar tussenin ligt de patiënt. Straling neemt af als het door weefsel heen gaat. Er zijn veel verschillende weefsels in het lichaam. Doordat ze allemaal een eigen dichtheid hebben, kun je verschillende weefsels onderscheiden in het lichaam. Bot heeft bijvoorbeeld een veel hogere dichtheid dan spierweefsel, dus houdt bot veel meer straling tegen dan spier. Verder zul je als je een 3D afbeelding wilt maken, vanuit verschillende hoeken foto’s moeten nemen. Daarom schuift een patiënt door de CT-scan heen, terwijl de röntgenbron en de detector om de patiënt heen draaien. Zo wordt vanuit alle hoeken een volledig beeld verkregen. 

Onderzoek

Helaas is de techniek nog lang niet perfect. Er treden nog vaak fouten op in de beelden, deze fouten heten artefacten. Deze kunnen ontstaan door een natuurkundig probleem, bijvoorbeeld doordat straling “afkaatst” tegen zeer dichte materialen zoals metaal. Verder kunnen ze ook ontstaan door een fout in de bewerking van de verkregen informatie, dan zit er dus een fout in de algoritmen van het computerprogramma. Verder is röntgenstraling schadelijk voor mensen, als je aan te hoge doses wordt blootgesteld. Ook wordt er nog steeds naar gestreefd de resolutie van de afbeeldingen te vergroten, zodat er nog meer details onderscheiden kunnen worden. Een andere methode die 3D afbeeldingen van patiënten maakt is MRI. Bij MRI wordt er echter geen gebruik gemaakt van schadelijke straling, maar van magnetisme. Toch heeft CT-scan in veel gevallen nog vaak de voorkeur boven MRI, ondanks de schadelijke straling die dit met zich meebrengt.

onderzoeksvragen

Straling
Wat is de hoeveelheid straling waar een patiënt per scan aan bloot wordt gesteld? En welke gevolgen heeft dat op de lange termijn.

Snelheid
De snelheid van de CT-scans is drastisch toegenomen in de afgelopen jaren. De allereerste scan duurde wel 9 uur en tegenwoordig is er maar 5s. Welke verbeteringen hebben dat mogelijk gemaakt?

Resolutie
De resolutie van een afbeelding hangt af van verschillende factoren. Welke zijn dit en hoe kun je daarmee de resolutie verbeteren?

Artefacten
Welke artefacten treden er op bij CT-scans? En hoe kun je er voor zorgen dat je er geen last van hebt?

CT of MRI?
Wanneer kiest een arts er voor om een CT-scan te maken en niet een MRI?