Am heutigen 20.10.2026 arbeitet das Dresdner Barkhausen-Institut an einer Technik, die im Inneren von Computertomographen einiges verändern könnte: Im Projekt „DataCT“ entstehen neue drahtlose Datenübertragungssysteme für medizinische CT-Scanner. Mit dabei sind Siemens beziehungsweise Siemens Healthineers, NXP Semiconductors, der Vodafone Chair for Mobile Communications Systems der TU Dresden sowie das Fraunhofer-3D-Chip-Zentrum „Assid“ in Moritzburg und das Fraunhofer IZM.

Die Idee klingt zunächst fast widersinnig. In einem CT treffen Röntgenstrahlung, elektromagnetische Felder und jede Menge Metall aufeinander. Trotzdem sollen Funkchips dort große Datenmengen zuverlässig übertragen – mindestens so schnell und fehlerfrei wie die bislang eingesetzten Kabelverbindungen. Gelingt das, könnten CT-Bilder künftig höher aufgelöst entstehen, während Wartung und Ausfallsicherheit der Scanner besser werden.

Funk statt Kabel im rotierenden Scanner

„CT-Systeme müssen über viele Jahre zuverlässig arbeiten, während die Menge der Bilddaten weiter zunimmt“, sagt Projektkoordinator Padmanava Sen. Genau an diesem Spagat setzt DataCT an. Drahtlose Verbindungen sollen den mechanischen Verschleiß und den Wartungsaufwand heutiger kabelgebundener Lösungen verringern. Langfristig geht es also nicht bloß darum, ein Kabel loszuwerden, sondern um wartungsfreundlichere CT-Systeme mit höheren Datenraten.

Die Entwickler denken dabei schon an spätere Aufrüstungen. Fortschritte in der Halbleitertechnik sollen ermöglichen, dass die Funkchips ihre Leistungsfähigkeit fortlaufend steigern. Mehr Tempo könnte die Zeit bis zur Erstellung fertiger Bilder verkürzen und neue bildgebende Verfahren unterstützen. DataCT soll zunächst zeigen, dass drahtlose Verbindungen die Bilddaten auch in der anspruchsvollen Umgebung eines CT-Scanners verlässlich übertragen können.

Das ist keine Nebensache: Moderne Geräte produzieren enorme Datenmengen. Photonenzählende Detektoren etwa wandeln Röntgenphotonen direkt in elektrische Signale um und bewahren dabei deren Energieinformation. Herkömmliche Detektoren wandeln die Photonen zunächst in sichtbares Licht und anschließend in elektrische Signale um – die Energie einzelner Photonen geht dabei verloren. Die neue Technik kann eine mehr als doppelt so hohe räumliche Auflösung, geringere Dosis und bessere Bildqualität bei adipösen Patienten ermöglichen. Gleichzeitig wachsen die Anforderungen an Rechner, Befundarbeitsplätze und PACS-Speicher. Genau dort wird jede schnellere und stabilere Verbindung interessant.

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Warum CT-Bilder heute so viele Daten liefern

Computertomografie ist ein computergestütztes Röntgenverfahren, das überlagerungsfreie Schnittbilder erzeugt. Beim klassischen Röntgen entsteht nur eine zweidimensionale Projektion: Strukturen entlang des Strahlengangs liegen übereinander. Ein CT erfasst dagegen Absorptionsprofile aus vielen Richtungen und rekonstruiert daraus die dreidimensionale Struktur des Untersuchungsobjekts.

Bei Geräten der dritten Generation rotieren Röntgenröhre und Detektoren um den Patienten, der auf einem beweglichen Tisch durch die Gantry geführt wird. Ein Computer rechnet die Messdaten meist mit gefilterter Rückprojektion oder iterativen Verfahren in Voxeldaten um. Die mathematische Grundlage dafür entwickelte Johann Radon bereits 1917 mit der Radontransformation. Allan M. Cormack erarbeitete zwischen 1957 und 1963 Methoden, um geringe Absorptionsunterschiede in Gewebe darzustellen. Godfrey Hounsfield entwickelte bei EMI ab 1969 Prototypen und brachte die Technik zur Marktreife. 1979 erhielten Cormack und Hounsfield gemeinsam den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Die erste CT-Aufnahme eines Menschen entstand 1971, nach vorherigen Tieruntersuchungen. 1972 wurde der erste kommerzielle CT, der EMI Mark 1, im Londoner Atkinson Morley Hospital installiert; einfache Geräte waren ab diesem Jahr im Einsatz und setzten sich rasch durch. Der Mark 1 brauchte etwa fünf Minuten für 180 Projektionen und 35 Minuten für die Bildberechnung. Ende 1974 hatte EMI 60 Geräte verkauft und installiert. Der 1973 installierte ACTA-Scanner war der erste Körperscanner für Brust- und Bauchraum, der erste Ganzkörper-CT Deutschlands ging 1976 im Deutschen Krebsforschungszentrum Heidelberg in Betrieb.

Die Entwicklung verlief dann ziemlich rasant. Geräte der ersten Generation arbeiteten als Translations-Rotations-Scanner mit Nadelstrahl und einzelnem Detektor, überwiegend für Schädeluntersuchungen. Die zweite Generation nutzte einen Fächerstrahl mit mehreren Detektoren, blieb aber beim Translations-Rotations-Prinzip. Bei der dritten Generation drehten sich Röhre und Detektorkranz gemeinsam; ab 1975 ließen sich Schichten in etwa 20 Sekunden erfassen. In der vierten Generation rotierte nur die Röntgenröhre, während die Detektoren stationär ringförmig angeordnet waren – dieses Konzept setzte sich nicht durch. Elektronenstrahl-CTs der fünften Generation kamen ohne mechanisch bewegte Komponenten aus, waren sehr schnell und wurden vor allem in der Kardiologie genutzt, blieben wegen hoher Kosten aber kaum im Routinebetrieb.

Schleifringe ermöglichten ab den 1980er-Jahren die kontinuierliche Rotation von Röhre und Detektoren. Die ersten Dauerrotierer boten Siemens und Toshiba 1987 an. 1989 führte der Physiker Willi A. Kalender die Spiral-CT erfolgreich ein: Der Patient bewegt sich dabei kontinuierlich durch die Strahlenebene, während Röhre und Detektoren rotieren. Das erste Spiral-CT war der Siemens Somatom Plus; unter anderem die Z-Interpolation reduzierte Bildartefakte.

Von zwei Bildzeilen zu photonenzählenden Detektoren

Moderne Geräte erfassen je nach Bauart mehrere Schichten gleichzeitig. Die Zahl der Bildzeilen stieg von zwei im Jahr 1992 auf bis zu 320 gleichzeitig ausgelesene Zeilen beim Toshiba Aquilion ONE im Jahr 2011. Mehrschicht-CTs verkürzen die Scanzeit, erlauben dünnere Schichten und größere Scanlängen. Isotrope Voxel ermöglichen hochauflösende Rekonstruktionen in axialer, sagittaler, koronarer und schräger Ebene sowie hochwertige 3D-Darstellungen.

2005 stellte Siemens den ersten Dual-Source-CT vor. Zwei um 90 Grad versetzte Röntgenröhren können vor allem bei Herzuntersuchungen die Aufzeichnungszeit verkürzen. Werden die Röhren unterschiedlich betrieben, sind Multi-Energy- beziehungsweise Zwei-Spektren-CTs möglich. Damit lassen sich unter anderem Kontrastmittel von Knochen und Kalk unterscheiden, Nierensteine charakterisieren, Blutungen beurteilen und die Myokardperfusion darstellen.

Iterative Rekonstruktionsverfahren können Bildrauschen verringern und bei vergleichbarer Bildqualität die erforderliche Strahlendosis reduzieren. Seit 2019 sind auch KI-basierte Rekonstruktionsverfahren verfügbar. Ein weiterer Sprung kam 2021: Siemens war der erste Hersteller eines CT mit photonenzählendem Detektor. Das abgebildete System ist der Siemens NAEOTOM Alpha aus diesem Jahr; links ist der Kontrastmittelinjektor ulrichINJECT CT motion zu sehen. Ende 2021 installierte GE Healthcare einen ersten PCCT-Prototypen in Schweden, auch Philips und Canon entwickelten entsprechende Systeme.

Als Detektormaterialien kommen unter anderem Cadmiumtellurid, Cadmiumzinktellurid und Silicium infrage. Elektronisches Rauschen kann durch Energieschwellen herausgefiltert werden, und die Energieinformation erlaubt Multispektralbildgebung ohne zusätzliche Untersuchung. Der Preis dafür sind die aufwändige Herstellung der Detektoren sowie sehr große Datenmengen. Da passt DataCT geradezu mitten hinein: Je mehr Informationen ein Scanner erzeugt, desto wichtiger werden schnelle Übertragungswege – und desto unangenehmer wird ein verschlissenes Kabel.

Auch mobile Geräte gehören zur Geschichte der CT. Mobile CTs werden seit den 1990er-Jahren entwickelt und unter anderem in Rettungsfahrzeugen eingesetzt. Eine Mobile Stroke Unit mit integriertem CT ging 2008 am Universitätsklinikum des Saarlandes in Betrieb. 2021 kam mit dem SOMATOM On.site das erste selbstfahrende mobile CT auf den Markt, als Kopfscanner mit einem Röhrendurchmesser von 35 Zentimetern.

Vom Notfallraum bis zur Forschung

In deutschen Krankenhäusern wurde die CT 2022 mehr als 6,8 Millionen Mal eingesetzt und war damit das am häufigsten angewandte dreidimensionale bildgebende Verfahren. CT ist schnell verfügbar und wird deshalb oft in der Notfalldiagnostik genutzt. Knochenbrüche, Blutungen, Blutergüsse, Schwellungen und häufig auch Entzündungen lassen sich