Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie

Virtuelle Endoskopie

Die normale Endoskopie stellt ein invasives Verfahren in der Medizin dar, bei dem die innere Oberfläche von Hohlorganen, wie z.B. die Bronchien, der Magen oder der Darm, betrachtet werden kann. Das dafür erforderliche Endoskop besteht aus einem System parallel angeordneter Schläuche, in denen eine Lichtquelle und eine Optik (heutzutage bestehend aus Glasfaser) zum Untersuchungsgebiet herangeführt wird. Zusätzlich ermöglichen ein oder mehrere Arbeitskanäle das Vorbringen von Instrumenten zur Entnahme von Proben oder zum Einlegen von Drainagen. Der Untersucher steuert das Endoskop und kann durch Neigung der Endoskopspitze das Untersuchungsgebiet aus nahezu jedem beliebigen Blickwinkel betrachten.

Mit der virtuellen Endoskopie wurde ein neues Verfahren in die bildgebende Diagnostik eingeführt, das die Darstellung von Hohlräumen des menschlichen Körpers ohne das direkte Eindringen in dieses Organ mit einem Endoskop ermöglicht. Dies wird durch die computergestützte Nachverarbeitung von speziellen radiologischen Aufnahmen erreicht. Grundlage für eine virtuelle Endoskopie sind computertomografische oder magnetresonanz-tomografische Datensätze, da diese Schnittbildverfahren eine ortsgenaue und überlagerungsfreie Abbildung des untersuchten Bereiches liefern. Für die Berechnung der darzustellenden Oberflächen wird ein hoher Kontrast an der Grenzfläche zwischen Körperhöhle und umgebendem Gewebe genutzt. Ideal ist daher die endoskopische Darstellung von luftgefüllten Körperhöhlen wie der Lunge oder verschiedener Abschnitte des Darmes, problematischer, aber ebenfalls möglich, ist die Darstellung flüssigkeitsgefüllter Körperhöhlen, da hier der Kontrast gegenüber der Umgebung nur sehr gering ist.

Die Erstellung einer virtuellen Endoskopie läuft über verschiedene Stufen und beginnt mit der computertomographischen (mit Röntgenstrahlen) oder magnetresonanztomographischen (mit Magnet-feldern) Untersuchung des Patienten. In der Regel ist eine spezielle Untersuchungs-technik erforderlich, um eine gute Grundlage für die virtuelle Endoskopie zu schaffen. Die fertigen zweidimensionalen Schnittbilder werden über ein Netzwerk an eine separate Workstation übertragen, wo die Berechnung der Endoskopie erfolgt. Zunächst wird über Schwellenwerte oder manuell die Grenzfläche zwischen Lumen und Gewebe festgelegt. Die entstandenen 2-dimensionalen Konturen werden anschließend zu einer dreidimensionalen Oberfläche zusammengesetzt. Schließlich wird auf dem Bildschirm der Weg definiert, den die virtuelle Kamera entlang fahren soll. Für jede einzelne Kameraposition berechnet die Software Standbilder, die zusammengesetzt einen Videofilm ergeben, der einer realen Endoskopie sehr nahe kommt. Um einen räumlichen Eindruck zu erzeugen, wird über verschiedene Computerverfahren die Oberfläche durch eine imaginäre Lichtquelle um Spiegelungen und Schatten ergänzt. Zusätzlich wird die Oberfläche mit einer Textur (= graphischen Oberfläche) belegt, um einen realistischen Eindruck zu vermitteln.

Seit Einführung der virtuellen Endoskopie haben sich verschiedene Einsatzgebiete als sinnvoll herausgestellt:

• Luftwege (Nase, Nasennebenhöhlen, Luftröhre und Lunge)
• Magen-Darm-Trakt
• Gefäßsystem
• Gehirn