- Branche Geschichte der bildgebenden Verfahren

Anfänge: Zufallsfund mit revolutionärer Wirkung

© AdobeStock @menura Die Entwicklung der medizinischen Bildgebung beginnt mit einem Zufall. Am 8. November 1895 will der Physiker Wilhelm Conrad Röntgen eigentlich Kathodenstrahlen untersuchen, damals ein noch wenig erforschtes Phänomen der Physik. Er will testen, wie sich die Strahlen in einer abgedunkelten Glasröhre verhalten – und erzeugt dabei unbeabsichtigt Röntgenstrahlung, die er zunächst „X-Strahlen“ nennt. Seine Neugierde ist geweckt, er macht weitere Tests – und wenige Wochen später entsteht eine der berühmtesten Aufnahmen der Medizingeschichte: die durchleuchtete Hand seiner Frau Anna Bertha, die Handknochen zwar unscharf, aber doch gut erkennbar.

Die Nachricht geht um die Welt, schon ein Jahr später nutzen Ärzt:innen die neue Technik. Röntgen verzichtet bewusst auf ein Patent und erhält 1901 den ersten Nobelpreis für Physik. Während er selbst sich bald neuen Themen zuwendet, experimentieren andere Forscher weiter. Ab 1913 entwickelt der US-Amerikaner William David Coolidge die nach ihm benannte Coolidge-Röhre. Erstmals lässt sich mit ihr die Strahlung exakt einstellen, was standardisierte Aufnahmen ermöglicht. Im selben Jahr legt der Berliner Chirurg Albert Salomon zudem mit der Röntgenuntersuchung von operativ entferntem Brustgewebe die Grundlage für die spätere Mammographie. Allerdings: Die Gefahren der Strahlung sind anfangs unbekannt, viele Pionier:innen erleiden schwere Strahlenschäden.

Weiterentwicklung: Kontrastmittel und Schichtbilder

Ein weiteres Defizit der Röntgentechnologie: Weiches Gewebe wie Gefäße oder der Magen-Darm-Trakt ist auf einfachen Röntgenbildern schlecht zu erkennen. Schon kurz nach Röntgens Entdeckung werden daher erste Kontrastmittel erprobt, etwa spezielle Breie oder Jod. In den 1920er Jahren entstehen so die ersten Darstellungen der Hirngefäße sowie des Herzens. Einen Schritt weiter geht in den 1930er Jahren die Tomographie, mit der sich erstmals einzelne Schichten des Körpers abbilden lassen. Seit den 1950er Jahren verbessern Bildverstärker die Durchleuchtung in Echtzeit bei deutlich geringerer Strahlendosis.

Neue Durchbrüche: Ultraschall, Nuklearmedizin, operative Eingriffe

Ab Mitte des 20. Jahrhunderts entstehen neue Verfahren, die ohne Röntgenstrahlen auskommen. So etwa der Ultraschall, der bei Herzuntersuchungen und in der Geburtshilfe zum Einsatz kommt. Anders als beim Röntgen, wo elektromagnetische Strahlung den Körper durchdringt, arbeitet der Ultraschall mit mechanischen Schallwellen. Parallel entwickelt sich in den 1950er Jahren die Nuklearmedizin. Schwach radioaktive Substanzen lassen sich im Körper verfolgen und machen erstmals Stoffwechselvorgänge sichtbar. Die damals entdeckten Mechanismen bilden bis heute die Grundlage für modernste Diagnostik- und Therapieverfahren, etwa SPECT-Geräte (Single-Photon-Emissions-Computertomographie-Geräte) für Knochen- oder Hirnuntersuchungen oder PET-Tracer (Positronen-Emmissions-Tomographie-Tracer), die vor allem in der Krebsmedizin eingesetzt werden.

Zudem entwickelt sich die Bildgebung nun vom reinen Diagnosewerkzeug zu einem Instrument, das die Behandlung von Krankheiten konkret unterstützt. So kann in den 1960er Jahren erstmals ein verengtes Blutgefäß mit einem Katheter geweitet werden, da Ärzt:innen den Einsatz am Monitor verfolgen können. Ende der 1970er Jahre gelingt die erste Ballondehnung eines Herzkranzgefäßes. Die interventionelle Radiologie erspart Patient:innen seitdem zunehmend offene Operationen.

Digitale Revolution: CT und MRT

Ein Quantensprung für die medizinische Bildgebung ist die Erfindung des Computers. So wird Anfang der 1970er Jahre erstmals ein Mensch mithilfe der Computertomographie untersucht, die aus vielen Röntgenaufnahmen ein Querschnittsbild zusammensetzt – in bis dato unbekannter Detailtreue. Gleichzeitig wird das Prinzip der Magnetresonanztomographie (MRT) sukzessive entwickelt. Anstelle der Röntgenstrahlen nutzt die MRT starke Magnetfelder und Radiowellen. So lassen sich Weichteile wie Gehirn, Gelenke oder Organe besonders kontrastreich darstellen. Seit den 1980er Jahren sind MRT-Geräte in immer mehr Kliniken im Einsatz. 1989 wird die Spiral-CT vorgestellt, die auf Entwicklungen in Deutschland zurückgeht und mit der sich ganze Körperregionen erfassen lassen.

Bildgebung heute: Präziser, schonender, vernetzter

Seit der Jahrtausendwende verschmelzen die Technologien zunehmend und liefern immer bessere Ergebnisse. Hybridgeräte kombinieren etwa PET- mit CT- oder MRT-Technologien und erweitern damit das Anwendungsspektrum. Zudem ermöglichen technologische Fortschritte eine geringere Strahlendosis und machen die Untersuchungen verträglicher für Patient:innen – bei noch schärferen Bildern. Ein Beispiel ist die 2021 eingeführte Photonenzähl-CT. Neuen Schub liefert derzeit zudem Künstliche Intelligenz. Sie verbessert die bildgebende Diagnostik weiter, macht riesige Datenmengen auswert- und damit nutzbar und ermöglicht noch individuellere Therapien, etwa in der Krebsmedizin.