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Deutschland

Die Revolution der medizindiagnostischen Röntgenstrahlen: FCR

Unsere Gesellschaft erlebt eine digitale Revolution, die alle Aspekte des öffentlichen und privaten Lebens betrifft. Ein Sinnbild hierfür ist die einschneidende Verlagerung vom Film zu digitalen Kameras. In den frühen 1970er Jahren arbeiteten die Ingenieure bei Fujifilm bereits an der Erforschung und Entwicklung grundlegender Technologien für FCR (Fuji Computed Radiography), dem weltweit ersten Gerät zur Anzeige medizindiagnostischer Röntgenstrahlen. FCR löste eine globale Welle von Innovationen in der medizinischen Röntgen-Bildgebung aus, und auch heute ist es eine Technologie der Spitzenklasse, die zur Gesundheit und Lebensqualität beiträgt.

Problemlösungen mit diagnostischen Röntgenstrahlen

Vor der Entwicklung des FCR bedeutete eine Röntgenaufnahme, dass der menschliche Körper von Röntgenstrahlen durchdrungen werden musste, die dann von einem Film absorbiert wurden, der wiederum zum Erstellen des endgültigen Bilds entwickelt werden musste. Dieser Vorgang erfolgte komplett analog. Auf der Aufnahme erschienen die Körperbereiche schwarz, die die Röntgenstrahlen leichter durchdringen konnten, während die Bereiche weiß waren, die nicht so einfach durchdrungen werden konnten. So war es möglich, ein Bild vom Inneren des menschlichen Körpers zu erstellen, aber die fotografischen Parameter konnten je nach Besonderheiten des Patienten und des Körperteils erheblich variieren. Folglich spielte die Expertise und Erfahrung des Röntgentechnikers eine große Rolle bei der resultierenden Bildqualität.

Den Experten bei Fujifilm war klar, dass der analoge Röntendiagnosebereich nicht mehr viel verbessert werden konnte, und in anderen Diagnosebereiche wurden langsam digitale Technologien eingesetzt. Man befürchtete, dass der Röntgenbereich die digitale Revolution verpassen würde und den Ingenieuren von Fujifilm war bewusst, dass sie innovative Ideen entwickeln mussten, wenn sie den Markt nicht aufgeben wollten. Dann kam die Idee zur wirklichen Lösung des Problems: digitale Bildverarbeitung. Damals wurden Bilder von der Erde per Satelit von der NASA übermittelt. Hierbei nutzte man die neue Wissenschaft der digitalen Verarbeitung, und erhielt Bilder von erstaunlicher Schönheit. Die Aufnahme, Speicherung und Übertragung von Röntgenbildern in digitaler Form würde sicherlich wesentlich zur Effizienz beitragen, und die digitale Verarbeitung von diagnostischen Bildern konnte von enormen Wert bei vielen Anwendungen sein.

"Wenn es möglich ist, medizinische Röntgenstrahlen digital zu verarbeiten, können wir Inkonsistenzen in der Bildqualität erheblich reduzieren und medizinischen Fachkräften ein wichtiges Hilfsmittel für eine bessere Diagnostik an die Hand geben." Im Sinne dieser Vision begannen Fujifilms Ingenieure zu forschen, wie digitale Diagnosebildgebungssysteme einen echten Mehrwert liefern können. Nach vielen Diskussionen entstand das grundlegende Konzept für FCR: Das System würde Röntgeninformationen mithilfe einer hochempfindlichen Bildgebungsplatte aufzeichnen, anschließend mithilfe eines Computer digital verarbeiten und dann die Bilder auf einem Computerbildschirm oder Fotofilm anzeigen.

1983 - das weltweit erste FCR

Vom Entschluß zur Innovation

Das FCR beinhaltet drei führende technologische Innovationen. Die erste Innovation war die hochempfindliche Bildgebungsplatte, die die Aufzeichnung von Röntgeninformationen möglich machte. Die zweite Innovation war ein optisches Abtastgerät, das mit einem Laser die auf der Bildgebungsplatte gespeicherten Bildinformationen auslas und dann in ein digitales Signal umwandelte. Die dritte Innovation war der diagnostische Algorithmus, der das elektrische Signal vom Abtastgerät in ein optimiertes Diagnosebild konvertierte. Diese Innovationen wurden zu einem einheitlichen Diagnosebildgebungssystem verbunden.

Zur damaligen Zeit war Fujifilm hauptsächlich ein Chemieunternehmen, dessen Hauptprodukt der fotografische Film war. Die Entwicklung eines revolutionären Bildgebungsgeräts, das Röntgendaten mit hoher Empfindlichkeit, Geschwindigkeit und Dichte erfassen konnte, wäre selbst für ein großes Elektronikunternehmen eine herausfordernde Aufgabe gewesen. Trotzdem stellte sich Fujifilm, dessen Forschungs- und Entwicklungsteam hauptsächlich aus Chemieingenieuren bestand, dieser großen Herausforderung.

Im FCR-System zeichnet die Bildgebungsplatte die Röntgendaten in Form von Licht auf, das in Relation zur Stärke der Stimulation durch die Röntgenstrahlen fluoresziert. Dieses Licht konnte dann wiederum als Information vom System verarbeitet werden. Für den wirklichen Systemdurchbruch mussten die Ingenieure von Fujifilm den idealen fotostimulierten Leuchtstoff zur Verwendung in der Bildgebungsplatte finden. Das Problem war, dass es über 1000 bekannte Leuchtstoffe gab, und genau den richtigen zu finden, stellte sich als signifiaknte Herausforderung dar. Jedenfalls besaß Fujifilm praktisch keine Erfahrung auf diesem Gebiet. Dennoch schreckten sie vor dieser Aufgabe nicht zurück. Die Ingenieure gingen mit vollem Enthusiasmus an die Sache.

"Es gibt ihn, den idealen Leuchtstoff, und wir werden ihn finden." Mit unerschütterlicher Zuversicht, dass sie den Leuchtstoff finden würden, der es der Bildgebungsplatte ermöglichen würde, hochpräzise Diagnosebilder aufzuzeichnen, begannen die Ingenieure mit ihrer Suche. Ihr Einsatz, der manchmal schon einer Obsession glich, wurde belohnt. Sie untersuchten eine unglaubliche Vielzahl an Leuchtstoffen, und selbst die anderer Unternehmen wurden als unbrauchbar verworfen. Nach zwei Jahren harter Arbeit stand für die Ingenieure fest, dass BaFBr:Eu am besten als Leuchtstoff geeignet sei, um die Bildgebungsplatte und somit das FCR zu verwirklichen.

Die FCR-Revolution geht weiter

Nachdem es erfolgreich gelungen ist, die Bildgebungsplatte mit anderen wichtigen Innovationen zu kombinieren, konnte Fujifilm das FCR 1983 auf den Markt bringen. Die positiven Auswirkungen, die dieses Produkt unmittelbar in medizinischen Einrichtungen auslöste, war wirklich revolutionär.

Das FCR lieferte mithilfe optimierter digitaler Verarbeitung basierend auf dem Körperbereich, der geröntgt wird, Bilder, die weitaus weniger abhängig von den Fertigkeiten und Kenntnissen der Röntgentechniker waren und daher einfacher zu lesen und für die Diagnose zu verwenden waren. Da die Bildgebungsplatte hochempfindlich ist, konnten kleinere Dosen von Röntgenstrahlen zur Aufzeichnung eines Bildes verwendet werden. Zudem verringerte sich durch das System die Notwendigkeit von wiederholten Röntgenaufnahmen und so auch die Exposition des Patienten gegenüber Röntgenstrahlen. Letztendlich ermöglichte die Verwendung digitaler Informationen verschiedenste Verarbeitungsverfahren, sodass medizinische Fachkräfte in der Lage waren, spezifische hilfreiche Informationen zu extrahieren, die nicht von herkömmlichen fotografischen Röntgenstrahlen abgeleitet werden konnten.

Natürlich ließen sich digitale Informationen viel einfacher speichern, übertragen und verwalten, was zu einer Kostensenkung im Bereich der diagnostischen und administrativen Aufgaben in den medizinischen Einrichtungen führte. Gleichzeitig erhöhte sich die Geschwindigkeit für jedes Glied in der Kette des Informationsmanagements. Als das Internet in der Medizin immer mehr an Bedeutung gewann, führte Fujifilm im Jahr 2000 mit SYNAPSE eine IT-Lösung ein, die den Austausch von digitalen Bildern innerhalb von und zwischen medizinischen Einrichtungen erleichterte. Seit der Einführung hat Fujifilm ebenfalls DR (Digital Radiography, digitale Radiografie)-Systeme entwickelt, die keine Bildgebungsplatte benötigen.

Die durch das FCR ausgelöste Revolution im Bereich der medizinischen Diagnostik geht weiter. Durch die Integration immer weiterer Innovationen wachsen das FCR und von ihm inspirierte andere Systeme stetig weiter und werden noch leistungsstärker und wirksamer.

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