Neue Dimensionen: Drei- und vierdimensionale Darstellungen
des menschlichen Skeletts

Univ.-Prof. Dr. Franz Kainberger,
Univ.-Klinik für Radiodiagnostik, Wien
DDr. Arnulf Baumann,
Univ.-Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Wien


"Vorbereitung ist das halbe Ergebnis." Dieser, erfolgreichen Managern geläufige Satz, gilt genauso in der Medizin und so ist die sorgfältige Planung einer Therapie wesentlicher Bestandteil ihres Erfolges. Dass dabei Röntgenbilder eine unverzichtbare Rolle spielen, ist unbestritten. Allerdings besteht hier immer wieder das Problem, dass die komplexen anatomischen Zusammenhänge schwarzweißer Bilder für den Radiologen zwar zu seinem täglichen Brot gehören, dem operativ tätigen Arzt jedoch sehr viel an Vorstellungsvermögen abverlangen. Es erfordert ein hohes Maß an Erfahrung, die sich überlagernden Strukturen am Röntgenbild so in die eigene Gedankenwelt zu übertragen, dass daraus ein hilfreiches Konzept für die geplante Operation entsteht.

Abb. 1 Abb. 1: Dreidimensionales Modell der CT-Untersuchung eines Patienten mit einem Bruch des Bodens der Augenhöhle, erkennbar an einer diskreten Stufenbildung (Pfeil).

Mit dreidimensionalen Bildern gelingt es viel leichter, schwierige räumliche Zusammenhänge so darzustellen, dass das Problem, das die Beschwerden des Patienten verursacht, "auf einen Blick" erfasst werden kann. Beispiele betreffen vor allem die knöchernen Strukturen des Gesichtsschädels. Denn hier ist es nicht nur notwendig, durch eine Operation zu einem funktionell guten Ergebnis zu gelangen. Ebenso wichtig ist ein ästhetisch hochwertiges Ergebnis. Vor allem bei schwierigen Fragestellungen vor technisch anspruchsvollen Operationen ist die dreidimensionale Rekonstruktion von Röntgenschnittbildern hilfreich. Fast immer werden Datensätze von Untersuchungen mittels Computertomographie (CT) verwendet, um auf elektronischem Wege entweder neue Schnittbilder in praktisch jeder Raumebene anzufertigen oder um dreidimensionale Volumenmodelle herzustellen. Ersteres, die multiplanare Reformatierung, wird beispielsweise zur Untersuchung des Ober- oder Unterkiefers vor der Planung von Zahnimplantaten oder nach Gesichtsschädelverletzungen angefertigt. Eine räumliche Darstellung mittels Volumenmodellen ist vor der Planung aufwendiger chirurgischer Eingriffe, wie nach komplexen Gesichtsschädelverletzungen, nötig (Abb. 1).

"Grenzenlose" Auflösung
  Seit der Entwicklung der Röntgenstrahlen war es eines der wesentlichen Anliegen, Bilder mit der größtmöglichen Zeichenschärfe, d.h. örtlichen Auflösung, herzustellen. Mit der Hard- und Software moderner CT-Geräte, sogenannter Multislice-Multidetektorgeräte, können die Informationen eines Röntgenstrahlenbündels durch bis zu vier Detektorreihen verarbeitet werden. Dadurch wird die Untersuchungszeit entsprechend verkürzt. Darüber hinaus wird vor allem für dreidimensionale Bildrekonstruktionen die Auflösung erhöht (Abb. 2).


Radiologie zum "Be-Greifen"
  In manchen Fällen, wie vor der Rekonstruktion angeborener Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten, kann aus dreidimensionalen CT-Datensätzen ein Kunststoffmodell hergestellt werden. Dieses Verfahren, das aus dem technischen Modellbau stammt, wie er in der Autoindustrie Verwendung findet, ermöglicht es dem Chirurgen, radiologische Bilddatensätze im wahrsten Sinne des Wortes "in die Hand zu nehmen" (Abb. 3). So kann mit Patienten das therapeutische Vorgehen anschaulich besprochen werden. Ebenso ist es möglich, die Operation vorher "maßgeschneidert" am Modell durchzuführen: Die osteosynthetischen Metallplatten können mit exakt dazupassenden Schrauben gewählt und geprüft werden, um sie bei der später durchzuführenden Operation rasch korrekt platzieren zu können.

Abb. 2a (a)

Abb. 2c (c)
Abb. 2b (b)   Abb. 2d (d)
Abb. 3: Radiologie zum "Be-Greifen": (a) Bei einer Patientin besteht nach einem Unfall ein enormer Defekt des Schädelknochens über der Augehöhle. Dies wird anhand eines Kunststoffmodells dokumentiert, das auf dem Datensatz einer CT-Untersuchung basiert. (b) Bei der anschließenden "Probe-Operation" werden die zu verwendenden Osteosynthesematerialen exakt angepasst, der Defekt wird am Modell verschlossen. (c) Der vorher bestehende Defekt (Pfeil) ist nach der erfolgreichen Operation (d) nicht mehr sichtbar.


Zeit – die vierte Dimension
Seit Jahrzehnten wird in der Physik die Zeit, zusätzlich zu den drei Raumebenen, als vierte Dimension bezeichnet. Die Komplexität des zweidimensionalen Röntgenbildes, auf dem die räumlichen Dimensionen des menschlichen Körpers abgebildet werden, wird durch die dreidimensionale Bildgebung klarer dargestellt. Durch immer leistungsfähigere Computer gelingt es heute, auch Bewegungen sichtbar zu machen. Bei der CT-Fluoroskopie ist der Patient der Röntgenstrahlung etwas länger, nämlich für Sekunden – im Gegensatz zu den Millisekunden einer Röntgenaufnahme – ausgesetzt. Dementsprechend bleibt dieses Verfahren nur speziellen Fällen vorbehalten.


Computerassistierte Radiologie
Ohne die Errungenschaften der Informationstechnologie sind aufwendige bildgebende Verfahren, wie die Herstellung dreidimensionaler Bilder, nicht denkbar. Waren schon die ersten "Gehversuche" der Ultraschalldiagnostik in der Medizin nur durch den Einsatz damals hochmoderner Rechner möglich, so stehen uns heute zunehmend komplexere und sich immer rascher entwickelnde digitale Technologien zur Verfügung; und ein Ende der Entwicklung ist nicht absehbar. So wird bereits daran gearbeitet, Röntgenbilder mittels der neuen WAP-Technologie per Handy zu versenden. Alle Verfahren, die der digitalen Bildentstehung, Bildverarbeitung und auch Bildkommunikation zuzuordnen sind, können heute unter dem Begriff CAR, computerassistierte Radiologie, zusammengefasst werden, ein Bereich, der als neues Spezialgebiet der Bildgebenden Diagnostik etabliert ist.


Quelle: VBDO Durchblick, Nr. 7, August 2000, S. 3.

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