Vom OP-Saal zur Gepäckkontrolle: CT-Technologie für die Luftsicherheit

Seit einigen Jahren in der Praxis getestet, kommt CT-Technologie jetzt offiziell bei der Handgepäckkontrolle an Flughäfen zum Einsatz. Sie ermöglicht eine beschleunigte Kontrolle und eine präzisere Erkennung von Gefahrenquellen

Wer sich schon einmal einer eingehenden Untersuchung seiner inneren Organe im Krankenhaus unterziehen musste, kennt sie wahrscheinlich: die großen Röhren der Computertomographen – kurz CT-Scanner. Während die Magnetresonanztomographie (MRT) anhand von Magnetfeldern und Radiowellen Schichtaufnahmen des Körpers produziert, kommen bei der Computertomographie Röntgenstrahlen zum Einsatz, mit denen präzise, dreidimensionale Schnittbilder des Körpers angefertigt werden. Die Computertomographie ist somit eines der wichtigsten bildgebenden Verfahren zur schnellen und zuverlässigen Diagnostik geworden – zum Beispiel bei inneren Verletzungen.

Zuverlässigkeit festgestellt: CT-Scanner im Einsatz

Neben der medizinischen Anwendung liefen seit 2017 in den USA und vom folgenden Jahr an auch in Deutschland Versuche, um diese Technologie künftig für eine gründlichere und schnellere Handgepäckkontrolle an Flughäfen zu nutzen. Im September 2022 stellte die für nationale Luftsicherheitskontrollen verantwortliche Bundespolizei die Zuverlässigkeit der CT-Technologie fest. Dies ermöglichte den Weg zu deren schrittweisen Einführung an deutschen Airports. Den Anfang macht der Frankfurter Flughafen, an dem bereits seit Jahresanfang sechs Spuren der Passagierkontrolle mit CT-Scannern des Herstellers Smiths Detection arbeiten. Ein weiteres Gerät der Firma Leidos wird im Rahmen eines laut Fraport weltweit erstmalig eingesetzten Spurkonzepts namens „MX2“ der niederländischen Firma Vanderlande verwendet. AERO INTERNATIONAL sprach mit Hans Joachim Schöpe, Manager bei Smiths Detection.

Alte Technologie durch neue CT-Scanner ersetzen

Er erläutert, dass bislang an Flughäfen meist Geräte zum Einsatz gelangen, die auf einer Single- oder Multi-View-Technologie basieren. Sie haben Röntgenquellen und Detektoren an festen Positionen und erzeugen damit ein oder mehrere Röntgenbilder des durchleuchteten Gepäckstücks. Im Gegensatz dazu verfügt ein Computertomograph über eine Röntgenquelle. Diese ist auf einem rotierenden System montiert. Sie dreht sich mit hoher Geschwindigkeit rund um das Gepäckstück. Dabei nimmt es mehrere hundert zweidimensionale Bilder pro Sekunde aus nahezu jedem Blickwinkel auf. Aus dieser Masse an Bildern konstruiert der CT-Computer ein dreidimensionales Bild. Im Vergleich zu den bislang eingesetzten Geräten sind so viel detailliertere Aufnahmen möglich. Dadurch ist eine präzisere Analyse der Gegenstände im Gepäckstück und eine verbesserte Sprengstoffdetektion denkbar.

Technologie ermöglicht einfachen Einsatz

Die Bediener an den Konsolen haben zudem die Möglichkeit, das Bild eines Gepäckstücks in alle Richtungen zu drehen. So schaut man sich Inhalte von allen Seiten auf den Bildschirmen an. Der Computertomograph bestimmt zum einen die Dichte von Materialien. Zum Anderen kann er gleichzeitig das so genannte „Zeff“ eines Stoffes bestimmen. Dabei handelt es sich um eine Definition aus der Kernphysik. Die Bestimmung dieser beiden Materialkenngrößen ermöglicht laut Schöpe „eine hohe Detektionsleistung bei gleichzeitig niedriger Fehlalarmrate“. Das sei insbesondere bei gefährlichen Stoffen wichtig.

Im Jahr 2018 fanden gemeinsame Tests der CT-Technologie durch American Airlines und die Transportation Security Administration (TSA) im Terminal des Sky-Harbour-Airports in Phoenix statt Bild: American Airlines

CT-Scanner ermöglicht Zeitgewinn

Aus Passagiersicht ist der größte Vorteil dieser Geräte aber ein anderer: Ein enormer Zeitgewinn. Der in Frankfurt eingesetzte Smiths Detection HI-SCAN 6040 CTiX ist, so erklärt Schöpe, „in der EU als Sprengstoffdetektionsgerät für Handgepäck gemäß dem Standard EDS CB C3 zugelassen, welcher es Passagieren erlaubt, Laptops und Elektrogeräte sowie Flüssigkeiten im Gepäck zu lassen.“ Mit anderen Worten: Computer und Flüssigkeiten müssen nicht separat aufs Band. Dies beschleunigt den Kontrollvorgang in der Handgepäckkontrolle, die Passagiere gewinnen wertvolle Zeit. Zudem werden dadurch die Warteschlangen vor der Kontrollspur verkürzt. Diese Zulassung kommentiert Matt Clark, Vice President Technology & Product Development bei Smiths Detection: „Als einzige Technologie […], ist die Computer-Tomographie zweifellos der Weg in die Zukunft für Sicherheitskontrollen.“. Auch die Zahl der für den Kontrollvorgang benötigten Gepäckwannen reduziert sich dramatisch. Für Laptops, Handys oder Flüssigkeiten entfallen künftig separate Wannen.

Wie hoch ist die Strahlendosis bei CT-Scannern?

Zwei Fragen drängen sich bei dieser neuen Anwendung der Computertomographen auf. Warum werden keine Kontrastmittel zur Bilddarstellung benötigt und wie hoch ist die Strahlenbelastung für das Bedienpersonal? Könnten Passagiere ebenfalls darunter leiden? Hans Joachim Schöpe erläutert, dass eine medizinische Untersuchung meist nur für bestimmte Regionen des Körpers durchgeführt wird und in der Regel zwischen drei und zehn Minuten dauert. In der Sicherheitskontrolle wird grundsätzlich jedes Objekt komplett durchleuchtet, was je nach dessen Größe wenige Sekunden dauert. Die Medizintechnik dagegen benötigt 3D-Bilder zudem mit sehr hoher Auflösung, um feinste Strukturen sichtbar machen zu können. In der Sicherheitskontrolle ist die Auflösung hingegen niedriger.

Kontrastmittel nicht notwendig

„Kontrastmittel werden in der Medizintechnik eingesetzt, um Gewebe, die ansonsten die gleiche Absorption hätten, besser unterscheiden zu können. Stärker durchblutetes Entzündungs- und Tumorgewebe oder minderdurchblutetes Gewebe ist durch die Applikation von Kontrastmitteln gegenüber dem Normalgewebe besser zu differenzieren.“. Bei der Sicherheitstechnik kann natürlich kein Kontrastmittel eingesetzt werden. Wenn zwei Materialien die gleiche Strahlenabsorption aufweisen und sie der eines Sprengstoffs entspricht, werden beide Materialien so klassifiziert und entsprechend behandelt. Was die Strahlenbelastung angeht, so verweist Schöpe darauf, dass die CT-Geräte in der Sicherheitskontrolle wie alle Röntgen- geräte den gesetzlichen Vorgaben zur maximalen Außendosis unterliegen. Dies werde durch entsprechende Abschirmmaßnahmen wie dem Einsatz von Blei oder bleihaltigen Vorhängen am Ein- und Ausgang des Gerätes sichergestellt. Die eingesetzten Röntgengeräte müssen vor Inbetriebnahme von einem Sachverständigen abgenommen werden.

Der CT-Scanner Connect von Analogic verfügt über eine Tunnelgröße von 62 mal 42 Zen- timeter und arbeitet mit einer Laufbandgeschwindigkeit von 15 Zentimeter pro Sekunde Bild: American Airlines

Pionierrolle in der Welt

Neben Smiths Detection stellen die Firmen Rapiscan, Leidos, Nuctech, IDSS sowie Analogic technologisch vergleichbare CT-Scanner für die Passagierkontrolle her. Analogic schloss bereits 2017 mit American Airlines eine Kooperation. Die neue Technologie sollte so an Flughäfen rund um den Globus Bestand haben. Im Jahr darauf schlossen die Partner mit der für Sicherheitskontrollen an US-amerikanischen Flughäfen verantwortlichen Transportation Security Administration (TSA) eine Vereinbarung für Praxistests an einem Checkpoint im Terminal 4 des Phoenix Sky Harbor Airport. Im Jahr darauf folgte ein weiteres Abkommen für den Security Checkpoint im Terminal 8 des New York John F. Kennedy Airport.

CT-Scanner mehr als 750 Mal verkauft

Schöpe erläutert, dass das HI-SCAN 6040 CTiX bislang mehr als 750mal verkauft wurde. Größter Einzelkunde ist die US-amerikanische TSA. Der CTiX-Scanner von Smiths Detection ist dort an mehr als 100 Flughäfen im Einsatz. Weitere Installationen befinden sich in Großbritannien, Italien, Australien und einigen asiatischen Staaten. „Darüber hinaus werden noch an vielen großen europäischen Flughäfen Tests durchgeführt, die noch nicht abgeschlossen sind“, so der Manager, ohne weitere Details nennen zu wollen. Dass die Computertomographen ungeachtet ihrer unbestreitbaren Vorteile gegen- über den zweidimensional darstellenden Vorgängerversionen erst nach rund fünf Jahren und somit relativ spät in den Alltags- betrieb überführt worden sind, liegt an dem beträchtlichen Technologiesprung, den sie für die Handgepäckskontrolle an den Airports bedeuten. Aufgrund dessen musste die neue Technologie erst in ausführlichen Tests erprobt werden. Darüber hinaus galt es, das Bedien- personal auch vorab mit den neuen Geräten und den sich dadurch bietenden Möglichkeiten intensiv vertraut zu machen.

Kosten vergleichsweise gering

Zudem waren die ersten Computertomographen für die Handgepäckkontrolle deutlich größer, schwerer und viel langsamer als die jetzt im täglichen Einsatz befindlichen Anlagen. Damit kamen sie für den praktischen Einsatz nicht in Frage. Erst die Verfügbarkeit von modernen Grafikkarten mit hoher Rechenleistung machte es möglich, die dreidimensionalen Bilder schnell genug zu rekonstruieren und das Gepäck am Bildschirm zu untersuchen. Schließlich sind die modernen Geräte auf Grund ihrer kompakten Bauweise auch in bestehende Kontrollstellen zu integrieren, was die hohen Aufrüstungskosten und Umbauzeiten der Handgepäck-Kontrollstellen für die Flughäfen reduziert. Dennoch liegen die Anschaffungskosten der für die Handgepäckkontrollen genutzten CT-Scanner weit unter jenen der vergleichbaren medizinischen Geräte. Der Grund dafür ist deren wesentlich höhere Bildauflösung. Dies erfordert mehr und kleinere Detektoren sowie eine erhöhte Rechenleistung der teureren Geräte.

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Wolfgang BorgmannRedakteur

Wolfgang Borgmann, seit Februar 2022 Redakteur bei AERO INTERNATIONAL, ist seit 29 Jahren als Luftfahrtjournalist tätig. Ihm wurde die Begeisterung für die Fliegerei von seinen bei Airlines tätigen Eltern quasi in die Wiege gelegt. Nach einem Volontariat und Festanstellungen war er für 22 Jahre als Freier Journalist und Buchautor tätig. Bislang erschienen 32 spannend und fachkundig erzählte Bücher in deutscher und englischer Sprache unter seinem Namen, die sich mit der Geschichte des Luftverkehrs in all seinen Facetten befassen. Im AERO-INTERNATIONAL-Team betreut Wolfgang Borgmann vorrangig die Rubrik Industrie & Technik.