Software in der Medizin Das 3-D-Herz in Echtzeit

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Mit einer Software lassen sich aus 3-D-Ultraschallbildern die Größen von Herzklappen automatisch errechnen. Zudem lernt die Scanner-Software, indem sie hunderte ähnliche Bilder auswertet.

Die Geometrie der Herzklappen ist wichtig für die Diagnostik von Herzkrankheiten und Therapien mit dem Katheter. Heute messen Mediziner diese in 2-D-Schnittbildern aus. Die Prozedur ist zeitaufwändig und abhängig vom Arzt, daher ist sie schwer reproduzierbar.

Mit der Ultraschallsonde von Siemens ist es nun möglich, 3-D-Aufnahmen des Herzens nahtlos und in Echtzeit zu berechnen. Kombiniert werden die Bilder mit farbiger Doppler-Bildgebung des Blutflusses. Aus diesen Bildern berechnet die Analysesoftware eSie Valves ein 3-D-Modell der Mitral- und Aortenklappen, das für eine Vielzahl weiterer Messungen verwendet werden kann:

Mit der Analysesoftware ist es nicht nur möglich, eine schnelle und reproduzierbare Quantifizierung nach klinischen Standardmessungen durchzuführen, sie ermöglicht auch standardisierte dynamische Messungen der geometrisch komplexen Anatomie der Herzklappen, die heute per Hand nicht möglich sind.

Bei dem System wird der Schallkopf an einem Endoskop durch die Speiseröhre eingeführt. Dadurch kann man sehr nah am Herz messen und hochgenaue Bilder erzeugen. Das Gerät misst auch die Frequenz der von Blutkörperchen reflektierten Ultraschallwellen und ermittelt daraus die Richtung des Blutflusses.

Und die Software lernt

In diesen Bildern findet die Analysesoftware automatisch die Herzklappen und erzeugt dreidimensionale Bilder. Grundlage der Software ist eine Bildverarbeitungstechnik, die von der globalen Siemens-Forschung Corporate Technology entwickelt wurde.

Sie ermöglicht es, bestimmte Objekte sehr schnell und sicher in medizinischen Bilddaten zu identifizieren, die oft verrauscht sind oder sich wegen Bewegungen, pathologischer Veränderungen oder individueller Faktoren unterscheiden. Dahinter steckt eine Software, die hunderte ähnliche Bilder auswertet und lernt, bestimmte, gleichbleibende Merkmale als Orientierungspunkte zu verwenden.

Dann scannt die Software das Bild, um Ort und Lage der Herzklappen zu bestimmen, um schließlich innerhalb von Sekunden das 3-D-Modell der Klappenanatomie zu erzeugen. Im Fall der Ultraschallbilder des Herzens wurden unzählige Aufnahmen verschiedener Patienten für den Lernprozess verwendet. Dann scannt die Software das Bild, um Ort und Lage der Herzklappen zu bestimmen, um schließlich innerhalb von Sekunden das 3-D-Modell der Klappenanatomie zu erzeugen.

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