Bildgebung

Mit der Entdeckung der sogenannten X-Strahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen am 8. November 1895 bricht eine neue Ära in der Medizin an. Es ergeben sich völlig neue Einblicke in den menschlichen Körper. Viele Krankheiten sind nun einfacher zu diagnostizieren.

1896: Erste Röntgengeräte

Das riesige Potenzial der Röntgenstrahlen erkennen zwei der Vorläuferunternehmen von Siemens Healthineers – Siemens & Halske und Reiniger, Gebbert & Schall – und beginnen umgehend mit der Produktion kommerzieller Röntgenanlagen. 

 

Anfangs dauert eine Röntgenaufnahme noch mehrere Minuten, und der Patient muss in dieser Zeit bewegungslos verharren. Bei einer derart langen Aufnahmezeit sind Organe wie das Herz auf dem Röntgenbild nur als verschwommene Schatten wahrzunehmen. Der entscheidende Durchbruch gelingt mit der Konstruktion des sogenannten Blitzapparats im Jahr 1909: Mit diesem Röntgengerät können Ärzte erstmals innerhalb weniger Millisekunden Aufnahmen anfertigen, auf denen sogar das Herz gut zu erkennen ist.

1933/34: Pantix und Röntgenkugel

1932 bündelt Siemens die Aktivitäten auf dem Gebiet der Medizintechnik in der Siemens-Reiniger-Werke AG (SRW). Schnell entwickelt sich das neue Unternehmen zur größten elektromedizinischen Spezialfirma der Welt. Zwei Innovationen prägen diese Zeit:

 

Mit der Drehanodenröhre Pantix schaffen die SRW 1933 die Grundlagen für die Entwicklung moderner Röntgenröhren. Die Pantix ist deutlich stärker belastbar und damit leistungsfähiger als herkömmliche Röntgenröhren. Die Innovation: Die Anode rotiert, sodass im Brennfleck wesentlich weniger Hitze entsteht als bei einer feststehenden Anode.

 

Ein Jahr später bringt Siemens die Röntgenkugel an den Markt. Hier befinden sich sowohl die Röntgenröhre als auch der nötige Hochspannungstransformator in einem strahlungs- und hochspannungssicheren Kugelgehäuse, wodurch die Röntgenkugel direkt ans Stromnetz angeschlossen werden kann. Außerdem ist sie einfach zu handhaben, mobil und kostengünstig. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Röntgenkugel bis in die 1970er-Jahre ein Verkaufsschlager. Sie wird weltweit knapp 30.000 Mal verkauft.

1950: Angiograph

Die Abbildung verschiedener anatomischer Strukturen wie Skelett, Weichteile, Organe oder Gefäße stellt unterschiedliche Anforderungen an die Röntgentechnik. Erst in den 1950er-Jahren sind die Technik und die Untersuchungsmethoden so weit ausgereift, dass eine zunehmende Spezialisierung der Geräte möglich ist.

 

 

So ergeben sich durch die Entwicklung neuer Katheter- und Aufnahmetechniken innovative Möglichkeiten für die Kardiologie. Mit dem Angiographen stellt Siemens 1950 das erste System vor, das es erlaubt, den Katheter auf seinem Weg durch die Blutgefäße bis ins Herz auf einem Leuchtschirm zu beobachten.

 

 

In den 1970er-Jahren kommen weitere Spezialaufnahmegeräte an den Markt. Der Mammomat von 1972 ist das erste Siemens-Mammographiegerät, das speziell für die Untersuchung der weiblichen Brust entwickelt wird. 1973 folgt mit dem Urograph ein Spezialarbeitsplatz, mit dem sich erstmals alle in der Urologie erforderlichen Röntgenuntersuchungen und instrumentellen Eingriffe mit einem einzigen Gerät durchführen lassen.

1953: Echokardiographie 

Seit 1952 fasziniert die Idee, mit Ultraschall die Diagnostik von Herzkrankheiten zu verbessern, den Physiker Carl Hellmuth Hertz und den Kardiologen Inge Edler. Da es noch keine Ultraschalldiagnostikgeräte gibt, stellen sie die Siemens-Ingenieure vor die Herausforderung, ein Materialprüfgerät für den medizinischen Einsatz zu optimieren. Diese konstruieren einen Apparat, mit dem 1953 die weltweit erste nichtinvasive Darstellung der Herzfunktion in Echtzeit gelingt – die Echokardiografie ist geboren.

 

 

Während die Herzfunktion zu Beginn als einfaches Kurvendiagramm abgebildet wird, ist es heute mit Ultraschallsystemen wie dem Acuson SC2000 Prime möglich, das komplette Herz, seine Funktion und den Blutfluss gleichzeitig in Echtzeit in dreidimensionalen Bildern darzustellen. Selbst kleinste Blutgerinnsel können so ausfindig gemacht werden.

1958: Gammakamera

Mithilfe der Szintigraphie lässt sich der Stoffwechsel im Körper sichtbar machen. Die ersten Geräte aus den 1950er-Jahren scannen den Patienten in vielen aufwendigen Messschritten. Doch der amerikanische Elektroingenieur und Biophysiker Hal O. Anger hat eine Vision: Er will ein Gerät bauen, das ein komplettes Organ gleichzeitig „in einem Stück“ aufnehmen kann. 1958 stellt er seine Gammakamera vor, deren raffinierte Technik bis heute das Herzstück moderner Szintigraphie-Systeme ist. In Zusammenarbeit mit Nuclear-Chicago (später Siemens) wird Angers Erfindung marktreif und ist ab 1962 unter dem Namen „Pho/Gamma 1“ erhältlich.

 

 

Auch die in den 1970er-Jahren entwickelte SPECT-Technologie (Single-photon emission computed tomography, zu Deutsch: Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie) basiert auf Angers Erfindung. Dabei drehen sich eine oder auch zwei Gammakameras um den Patienten und machen Aufnahmen aus verschiedenen Richtungen. Das System berechnet daraus dreidimensionale oder in dünnen Schichten dargestellte überlagerungsfreie Bilder des Stoffwechsels. Mit der Symbia-Intevo-Produktfamilie kombiniert Siemens Healthineers heute die SPECT mit Elementen der Computertomographie, wodurch sich zum Beispiel die Blutversorgung des Herzmuskels in ihrer anatomischen Umgebung detailliert darstellen lässt. 

1967: Vidoson

Im Jahr 1967 folgt ein weiterer Meilenstein der Medizintechnik: Das Vidoson 635 ist das weltweit erste Ultraschallgerät für das sogenannte Realtime-Verfahren, mit dem Bewegungen im Körperinneren in Echtzeit beobachtet werden können. Hinter dieser Innovation stehen die beiden Siemens-Ingenieure Heinz Kresse und Richard Soldner.

 

Die schonenden Schallwellen sind anfangs vor allem für Geburtshilfe und Kinderheilkunde wichtig. Die Anzahl der bis dato üblichen Röntgen-Schwangerschaftsuntersuchungen kann durch den Vidoson-Einsatz um etwa 90 Prozent verringert werden. Schnell kommt die Sonographie auch in weiteren Fachrichtungen wie etwa bei der Untersuchung der Organe und der Muskulatur zum Einsatz. 

 

Heute ist Ultraschall das am häufigsten verwendete Diagnoseverfahren, und mit modernen Systemen wie dem Acuson Sequoia können hoch aufgelöste Bilder aus dem Inneren des Körpers angefertigt werden – unabhängig von Größe und Gewicht des jeweiligen Patienten.

1975: SIRETOM

Schon kurze Zeit nach Entdeckung der Röntgenstrahlen träumen viele Mediziner von überlagerungsfreien Schnittbildern. Der Durchbruch gelingt jedoch erst in den 1970er-Jahren infolge der einsetzenden Computerisierung, die ein völlig neues bildgebendes Verfahren ermöglicht – die Computertomographie (CT). 1975 bringt Siemens seinen ersten CT-Schädelscanner SIRETOM an den Markt. Bereits zwei Jahre später stellt man den Ganzkörper-CT SOMATOM vor. Der Sprung vom Schädel- zum Ganzkörperscanner ist der erste in einer langen Reihe von Innovationen, die die Anwendungsfelder der Computertomographie stetig erweitern. 

 

 

Einer dieser Meilensteine ist die Erfindung des weltweit ersten Dual-Source-CT, dem SOMATOM Definition aus dem Jahr 2005. Bei diesem System rotieren zwei Röntgenröhren und zwei Detektoren um den Patienten. Dadurch ist der Scanner erstmals so schnell, dass beispielsweise die Aufnahme des Herzens weniger als einen Herzschlag dauert. Und seit 2013 ist der High-End-CT von Siemens Healthineers, das SOMATOM Force, mit einer Aufnahmezeit von unter einer Sekunde für den gesamten Oberkörper eines Erwachsenen der schnellste CT-Scanner am Markt. 

1983: MAGNETOM

Im Februar 1978 beginnt ein kleines Team in Erlangen mit der Entwicklung des Siemens-Magnetresonanztomographen. Für den ersten Testlauf mit dem Prototypen sind noch mehrere Stunden Aufnahmezeit nötig. Bei der Wahl eines geeigneten Testobjekts fällt die Entscheidung auf eine grüne Paprika. Sie ahmt die Strukturen eines menschlichen Herzens nach und liefert schließlich den Beweis, dass sich mit der neuen Technik selbst feine Strukturen des Weichteilgewebes abbilden lassen.

 

Im Sommer 1983 ist es dann so weit: Siemens stellt seinen ersten kommerziellen Magnetresonanztomographen vor, das MAGNETOM. Danach geht es Schlag auf Schlag weiter. Die wichtigsten Innovationen sind die ersten 4-Tesla-Ganzkörpermagneten, supraleitende Magneten und die erste EKG-Triggerung zur Darstellung des schlagenden Herzens.

 

Heute bietet Siemens Healthineers mit seiner MAGNETOM-Familie eine umfassende MRT-Produktpalette an, darunter Systeme mit Feldstärken von 0,35 bis 7 Tesla für die klinische Anwendung.

 

1999: Syngo

Gegen Ende des 20. Jahrhunderts stehen Arztpraxen und Krankenhäuser vor einer neuen Herausforderung: Durch die zunehmende Digitalisierung werden täglich riesige Mengen an digitalen Bilddaten generiert. Doch wie soll man diese Datenmengen bewältigen? Mit Syngo stellt Siemens eine Bildverarbeitungssoftware vor, dank derer die gesamten Patientendaten, die während einer Untersuchung anfallen, aufgenommen, bearbeitet und gespeichert werden können. Während zuvor für jedes bildgebende Verfahren ein eigenes Programm nötig war, vereint Syngo alle Bildgebungssysteme in einer Software – vom Röntgengerät bis hin zum Magnetresonanztomographen.

 

 

Die Funktion Cinematic VRT in der neuen Software-Applikation syngo.via ermöglicht eine virtuelle Reise durch den Körper und stellt die Anatomie realitätsnah und verständlich dar. Auf Basis von Bilddaten entstehen mit dieser 3D-Visualisierungstechnologie fotorealistische Bilder des Körperinneren, die die medizinische Ausbildung und die Patientenkommunikation revolutionieren.

 

2001: Biograph

Der Biograph vereint zwei Verfahren in einem Gerät: die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und die Computertomographie (CT). Der PET-Scanner macht die Stoffwechselprozesse sichtbar und zeigt beispielsweise Tumoren im Körper, während die CT die Anatomie darstellt. Das Ergebnis ist ein Bild, auf dem die biologischen Funktionen exakt in ihrer anatomischen Umgebung zu sehen sind. Gerade im Bereich der Onkologie erleichtert das die Krebsdiagnostik und -therapie.

 

 

Die Kombination von Magnetresonanztomographie und PET galt lange Zeit als physikalisch unmöglich. Doch mit dem Biograph mMR von 2010 beweist Siemens das Gegenteil und stellt ein Hybridsystem vor, das MRT und PET zusammenbringt. Die Innovation ist besonders aussagekräftig in der Krebsdiagnose sowie bei Untersuchungen des Nervensystems und des Herzens.