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Herr Sebastian Webel

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Das Magazin für Forschung und Innovation
 

Medizinische Bildgebung

Reise ins Innere des Menschen

Vergleich der traditionellen Darstellungsmethode mit Cinematic Volume Rendering Technique (VRT) am Beispiel einer Polytrauma-Patientin mit mehrfachen Rippen- und Wirbelsäulenfrakturen (jeweils links: traditionelle Darstellung, rechts: Cinematic VRT). Cinematic VRT liefert eine wesentlich deutlichere Tiefen- und Formdarstellung und verbessert damit sowohl die Visualisierung von Skelett- als auch von Weichgewebestrukturen. Die CT-Daten wurden vom Vancouver General Hospital, Canada, zur Verfügung gestellt.

Mit Methoden aus der Filmtechnik revolutioniert Siemens Healthineers den Blick ins Körperinnere. Doch was genau verbirgt sich hinter dem Begriff „Cinematic Volume Rendering Technique“ und was bedeutet diese neue Visualisierungstechnologie für Ärzte und Patienten?

Cinematic Volume Rendering Technique (VRT) – eine Visualisierungstechnologie, die fotorealistische, dreidimensionale Abbildungen aus dem menschlichen Körper ermöglicht – gilt als ein Quantensprung in der medizinischen 3-D-Bildgebung. Doch wie kam es zur Entwicklung dieser Technologie?

Muskuloskelettale Strukturen im Kopf- und Halsbereich. Darstellung mit Cinematic VRT.

Angefangen hat alles mit der Idee, Effekte zu nutzen, wie sie in der Kinoindustrie für absolut realistisch anmutende Computeranimationen gang und gäbe sind. Klaus Engel, der bei Siemens Healthineers an bildgebenden Technologien forscht, hatte sogar eine ganz bestimmte Figur im Kopf: den Gollum aus dem Blockbuster „Herr der Ringe“. Dieser hat sein realistisches Aussehen der sogenannten bildbasierten Beleuchtungsrechnung zu verdanken: Dabei wird ein sphärisches Panorama beispielweise mit hilfe einer spiegelnden Kugel aufgenommen. Diese registriert die aktuelle Lichtumgebung, um sie dann später auf alle synthetischen Elemente anzuwenden, die hinzukommen.

Diese Technik ist auch die Voraussetzung für die Bilder, die Engel und Robert Schneider zusammen mit ihrem Team  vom menschlichen Körper erzeugen. Zuvor hieß es aber erst mal tüfteln, entwickeln, wieder verwerfen und neu erfinden, bis sie endlich die Algorithmen geschrieben hatten, um mit Hilfe des Computers einen fotorealistischen Blick in den Körper zu werfen. „In Anlehnung an die Ergebnisse der Filmindustrie haben wir unser Verfahren ‚cinematic‘ genannt“, erläutert Engel.

Schilddrüse und Knochen im Kopf- und Halsbereich. Darstellung mit Cinematic VRT.

Der Clou: Bestehende Verfahren wie Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) liefern die Rohdaten, aus denen die Cinematic VRT-Technologie verblüffende Bilder generiert. „Cinematic VRT funktioniert im Prinzip wie ein virtueller Fotoapparat. Das Programm erlaubt es, das Weichgewebe, die Muskulatur und die Blutgefäße auszublenden, – und gibt den Blick auf die knöcherne Struktur frei“, erklärt Engel. Aber das ist noch nicht alles: Der Betrachter kann beispielsweise Gewebe ausblenden oder hinzufügen und erhält so einen ganz anderen Einblick in den Körper.

Eine Innovation ist, wenn es nutzt

Doch wozu das Ganze? Für Engel liegt der Nutzen vor allem in der Verbesserung der Chirurgieplanung, der Kommunikation zwischen Ärzten sowie des Dialogs mit den Patienten. „Unsere Bilder ermöglichen eine völlig neue Sicht auf Gewebestrukturen. So kann sich ein Arzt zum Beispiel schon vor einer OP einen sehr genauen Überblick über eine Fraktur verschaffen“, erläutert Engel. „Und er kann seinem Patienten sehr plakativ und verständlich visualisieren, wie diese Fraktur aussieht.“

Noch ist Cinematic VRT nicht als Visualisierungsverfahren für klinische Befunde zugelassen. Aber die Erprobungsphase zusammen mit Kunden und Wissenschaftlern auf der ganzen Welt läuft auf Hochtouren.

 „Wir stellen unseren Radiologiekunden Cinematic VRT als Produktversion über unsere Bildgebungssoftware-Plattform syngo.via VB20 zu Verfügung, tauschen uns mit unseren Kunden sehr eng aus und lassen so die Anforderungen aus der Praxis einfließen“, so Engel. Das bestätigt auch Prim. Univ.-Prof. Dr. Franz Fellner, Vorstand der Radiologie am Allgemeinen Krankenhaus Linz und Präsident der Medizinischen Gesellschaft Oberösterreich: „Interessant wird sein, zu sehen, ob Cinematic VRT das Potenzial hat, zu einem Routineverfahren im klinischen Alltag zu werden. Ich glaube, Cinematic VRT wird hier möglicherweise eine neue Ära einläuten.“ Fellner war einer der ersten Nutzer des Verfahrens und hat den Siemens-Erfindern geholfen, Cinematic VRT für die Anatomie-Ausbildung einzusetzen. Ziel ist es, eine Anwendung zu schaffen, die das Innerste des menschlichen Körpers für jedermann ersichtlich und verständlich darstellt. Dies geschieht bereits seit zwei Jahren im Deep Space 8k am Ars Electronica Center in Linz mit interaktiven Anatomievorlesungen für ein allgemeines Publikum und für Auszubildende in Gesundheitsberufen.

Erfinder Klaus Engel erhielt bereits Ende 2016 die Siemens-Auszeichnung Erfinder des Jahres in der Kategorie „Herausragende Erfindung“.

Die hierin enthaltenen Aussagen basieren auf Ergebnissen, die von Siemens-Kunden in deren jeweiligem spezifischem Nutzungsumfeld erzielt wurden. Es ist zu beachten, dass es kein „typisches“ Krankenhaus gibt und die Resultate von verschiedenen Variablen abhängen (wie z. B. von der Größe des Krankenhauses, dem Behandlungsspektrum, dem Grad der IT-Integration). Aus diesem Grunde ist nicht gewährleistet, dass andere Kunden dieselben Ergebnisse erzielen werden.

Bernward Bodenstedt
Picture credits: von oben: 1. Vancouver General Hospital, Canada, 2. + 3. Radiologie im Israelitschen Krankenhaus, Hamburg, Germany, Bildgalerie: Bild 1. Vancouver General Hospital, Vancouver, Canada, 2. + 3. + 5. Radiologie im Israelitschen Krankenhaus, Hamburg, Germany, 4. Hospital do Coração, São Paulo, Brasilien