CT-Scanner bei Untersuchung
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13.09.2019 Fachinformation 514 0

Software in der Medizinischen Bildgebung: Was Ärzte brauchen

Die moderne Neurochirurgie ist auf hochauflösende medizinische Bildgebung angewiesen. Neurochirurgen verlassen sich auf präzise medizinische Bilddaten und Visualisierungen, um die Operation vorzubereiten.

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Florian Schlögel

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Für die OP-Planung ist der Chirurg zuständig:

  • Er visualisiert die Hirnpathologie,
  • er identifiziert gefährliche Bereiche, Gefäße und anatomische Merkpunkte und
  • er wählt den Anstellwinkel und die notwendige Öffnung des Schädels (Kraniotomie).

Der operative Zugang zu einem Hirntumor ist der Schlüssel zu seiner erfolgreichen Behandlung. Die Planung ist einer der wichtigsten Schritte vor Beginn der Operation.

Was ist die Datenbasis?

Die Bilddaten bestehen meist aus CT- (Computertomographie) und MRT (Magnetresonanztomographie)-Scans des Schädels und des Gehirns. Die Radiologieabteilung oder der Radiologe liefert in der Regel Datensätze mit Bildern von Axial-, Koronar- und Sagittalebene und unterschiedlichen Schichtdicken. Der Chirurg kann durch die Bilder blättern und sie begutachten. Ein solcher Standardbildsatz besteht in der Regel aus T1- und T2-Bildern, einer T1-Sequenz mit Kontrastmittel und einigen zusätzlichen spezifischen Sequenzen. Beispiele sind die Untersuchung der Hämoglobinkonzentration im Blut oder das Diffusionsverhalten von Gewebe im Gehirn.

Die Dicke der Schichten variiert zwischen 1 und 5 Millimetern. Die Dicke hängt von der Qualität des Radiologen, des Technikers und des MRT-Scanners ab. Je dicker der Schnitt, desto schneller die Bildaufnahme, aber desto weniger Informationen für den Chirurgen.

Isotrope 3D-Datensätze haben in allen Dimensionen die gleiche Auflösung. Es sind meist T1-gewichtete Sequenzen mit Kontrastmittel. Diese Art von Daten enthält die meisten Informationen und ist die wichtigste für Neurochirurgen im Allgemeinen. Diese so genannte MP RAGE ist in der Regel die Grundlage für die intraoperative Neuro-Navigation. Alle gängigen Bildbetrachtungsprogramme können solche Bilder verarbeiten.

Wichtige Merkmale der Bildbetrachtungsprogramme in der medizinischen Bildgebung für Ärzte

Aus Sicht der Ärzte ist es unerlässlich, den Anwender und seine Bedürfnisse immer in den Mittelpunkt der Softwareentwicklung für medizinische Bildgebung zu stellen. Im Folgenden zeigen wir Ihnen wichtige Merkmale von Bildbetrachtungsprogrammen für die medizinische Bildgebung, die den Unterschied machen!

3D-Funktionen mit Standard-PC-Setup

Vor der Operation lädt der Arzt die verfügbaren Bilder auf den Computer. Er blättert dann durch die Bilder, um den Zugang zur gegebenen Hirnpathologie in allen 3 Achsen zu visualisieren.

Der Chirurg muss so genannte eloquente Areale vermeiden. Diese haben spezifische, nicht-redundante Funktionen und sollten während der Operation nicht verletzt werden.

Die beste Visualisierung ist möglich, indem ein 3D-Datensatz in Echtzeit am Computer rekonstruiert wird. Dies visualisiert den Datensatz in allen drei Achsen. Der Benutzer kann durch eine Dimension blättern und gleichzeitig die aktuelle Position in beiden anderen Dimensionen sehen. Ohne diese Funktion kann ein Chirurg einen MP RAGE-Datensatz nur in der Erfassungsebene, meist in der Sagittalebene, betrachten.

Die 3D-Funktion erfordert eine ausreichende Rechenleistung, die von einem handelsüblichen Desktop-Computer bereitgestellt werden muss. Das mag trivial klingen, ist aber das wichtigste Merkmal der medizinischen Bildgebungssoftware für Neurochirurgen. Dies bietet die Möglichkeit, Achsen und Schnitte im Bilddatensatz frei zu definieren. So kann der Chirurg den chirurgischen Eingriff genau planen.

Daher ist es nicht nachvollziehbar, dass einige Hersteller 3D-Visualisierung nicht routinemäßig in ihren Bildbetrachtungsprogrammen integrieren.

Einige Hersteller von DICOM-Software (Digital Imaging and Communications in Medicine) bieten diese Funktion nur in ihren Basisversionen an. Damit wird die Software zu einem viel weniger nützlichen Werkzeug für die neurochirurgische Planung. Andere bieten diese Funktion nur in den erweiterten (und wesentlich teureren) Versionen ihrer Betrachtungssoftware an.

Erkennen Sie die Bedeutung der 3D-Funktion, die die Software sehr nützlich für die chirurgische Planung macht.

Ermöglichen Sie das Messen von Freihandkurven

Zweitens sollten die moderne medizinische Bildgebung und die entsprechende Betrachtungssoftware es ermöglichen, so viele Dimensionen wie möglich zu messen. Dazu gehören z. B. Abstände, Winkel und Hounsfield-Units. Bei der Entfernungsmessung sollten jedoch nicht nur gerade Linien, sondern auch aufeinanderfolgende Linien und vor allem Freihandkurven erlaubt sein! Beachten Sie, dass der menschliche Körper nicht nur aus parallelen und senkrechten geraden Objekten besteht. Manchmal muss der Chirurg einen Abstand quantifizieren, der auch eine Kurve beinhaltet.

Implementieren Sie Messfunktionen in klinischen Versionen. Oftmals werden sie einfach vergessen.

Simultane Handhabung von Datensätzen ist wichtig

Drittens erfordert die moderne Medizin eine konsekutive Bildgebung, z. B. repetitive MRT-Studien, die eine Tumortherapie begleiten. Der Arzt vergleicht die Bilder des Ausgangszustands mit MRT-Sequenzen von mehreren Monaten und Jahren später. Schnell lädt der Benutzer 4 oder 5 Datensätze in die Betrachtungssoftware, um sie zu vergleichen. Wenn viele Bildsätze geladen sind, erscheinen sie in der linken oder rechten Spalte (geladener Bildabschnitt). Von dort aus werden sie in den Sichtbereich gezogen.

Im Bereich der geladenen Bilder sollten die Bilddatensätze nach dem Datum sortiert sein. So kann der Benutzer den neuesten und den ältesten Datensatz identifizieren. Das mag trivial klingen. Es gibt aber auch Hersteller, die die Bildsätze einfach laden und in zufälliger Reihenfolge im Bereich "geladene Bilder" stapeln. Dadurch ist es für den Anwender sehr schwierig, den aktuellsten, zweitältesten und ältesten Bildersatz zu finden.

Fügen Sie stattdessen eine Funktion hinzu, die es dem Benutzer ermöglicht, Bildsätze zu schließen, die in der jeweiligen Sitzung nicht benötigt werden, nachdem sie versehentlich geladen wurden. Eine schlechte Software zwingt den Benutzer, erst die Daten eines anderen Patienten zu laden, um den gesamten Bildersatz des vorherigen Patienten zu schließen.

Weitere nützliche Funktionen zur Unterstützung der Benutzerinteraktion

Eine weitere sehr nützliche Funktion ist der direkte Vergleich von Datensätzen. Einige Bildbetrachtungsprogramme erlauben es, einen Datensatz über dem anderen auszurichten und die Transparenz jedes Datensatzes mit einem Schieberegler zu ändern. Dies ermöglicht den direkten Vergleich mit Datensätzen und die Darstellung der Unterschiede, indem der Schieberegler von links nach rechts bewegt wird.

Eine moderne Bildbetrachtungssoftware sollte es ermöglichen, einzelne oder ganze Bildsätze anonym in ein Bildformat, eine PowerPoint-Präsentation oder sogar ein Video zu exportieren.

Wenn Sie eine gute Software zur Verfügung stellen möchten, lassen Sie den Benutzer entscheiden, welche Informationen auf den Bildern enthalten sein sollen!

Schließlich beinhalten einige sehr gute Bildbetrachtungssoftwares ein Segmentierungs- und Rendering-Tool, mit dem der Benutzer medizinische Bilder als dreidimensionale Objekte visualisieren kann. Dies ist sowohl für Ärzte interessant, um die Pathologie besser sichtbar zu machen, als auch für Patienten und deren Angehörige, um ihnen einen geplanten chirurgischen Eingriff zu erklären.

Unsere Empfehlungen

Helfen Sie Ärzten mit den folgenden Verbesserungen:

  • Achten Sie darauf, dass die Software dem Anwender ermöglicht, 3D-Bilder in der Basisversion in Echtzeit auf dem Computer zu rekonstruieren.
  • Implementieren Sie die Distanzmesssung von Freihandkurven, um die tägliche Arbeit zu erleichtern.
  • Stellen Sie sicher, dass die geladenen Bildsätze nach Datum und nicht zufällig in der Liste sortiert sind.
  • Lassen Sie den Benutzer nicht benötigte Datensätze schließen.
  • Ermöglichen Sie den direkten Vergleich von Datensätzen, indem Sie eine Funktion hinzufügen, um die Datensätze auszurichten und ihre jeweilige Transparenz zu ändern.
  • Lassen Sie den Benutzer Bilder oder Bildsätze mit einstellbaren Informationen zu den Bildern exportieren, einschließlich Anonymisierung.
  • Implementieren Sie Segmentierungs- und Rendering-Tools, um medizinische Daten für Ärzte, Patienten und deren Angehörige verständlicher zu machen.
  • Beachten Sie, dass die meisten empfohlenen Verbesserungen mehr sind als "nice to have". Vielmehr tragen diese auch zur Patientensicherheit und damit zum Risikomanagement Ihrer medizinischen Bildgebungssoftware bei.