Die kinematische Rendering auf der Grundlage von CT-Angiographie (CTA)-Daten kann die Visualisierung komplexer zerebrovaskulärer Anatomie und Erkrankungen ohne zusätzliche Kosten über die Möglichkeiten der traditionellen Volumenwiedergabe hinaus verbessern, so ein kürzlich online im Journal of Neuroimaging veröffentlichter Artikel.

kinematische Renderings Gehirn-CTA-Scans

Die filmische Darstellung ist in der Medizin noch relativ neu und gewinnt als praktikable Bildverarbeitungstechnik zur Verbesserung der Visualisierung von CTA-Scans immer mehr an Bedeutung. Fallstudien haben ihren Wert u.a. bei der Beurteilung von Gefäßanamolien und Weichteilverletzungen und -frakturen bewiesen.

Die Technik verwendet ein globales Beleuchtungsmodell, um fotorealistische 3D-Bildrekonstruktionen mit „einer größeren Nuancierung der Oberflächentextur und lokalen Shaderbildung zu erzeugen, die einen reicheren Sinn für Tiefe und räumliche Beziehungen bieten“, verglichen mit den bestehenden Rekonstruktionswerkzeugen, bemerkten Dr. Travis Caton und Kollegen von Brigham and Women`s Hospital (Journal of Neuroimaging, 18. Februar 2020). Caton ist derzeit als Fellow für diagnostische Neuroradiologie an der Universität von Kalifornien, San Francisco, tätig.

Für die Studie leitete Caton ein Team, das die CT-Angiographiedaten von Patienten mit zerebrovaskulären Erkrankungen mit Hilfe einer Volume-Rendering-Software filmisch aufbereitet hat.

Nach der Untersuchung der Fälle unter verschiedenen Bedingungen identifizierten die Forscher mehrere potenzielle Anwendungen für die kinematische Wiedergabe, die sie in die folgenden Kategorien einteilten:

Virtuelles Anatomie Labor: Die cinematische Darstellung kann als zusätzliches Lehrmittel zur medizinischen Standardbildgebung oder zur Darstellung von Volumina dienen, um komplexe anatomische und pathologische Beziehungen zwischen den Gehirnblutgefäßen zu demonstrieren, so die Autoren.

Sie verwendeten die kinematische Darstellung zur Simulation der Leichenpräparation im Anatomielabor ihrer Institution und stellten fest, dass diese Technik Studenten, Auszubildenden und Kliniken mit Spezialisierung dabei half, bestimmte Aspekte der Anatomie und Pathologie des Gehirns zu erkennen, die bei der routinemäßigen Röntgenauswertung häufig übersehen werden.

Beispielsweise konnten Kliniker Thrombosen der Kortikalvenen und der duralvenösen Nebenhöhlen – eine klinisch unklare Krankheit, die bei der routinemäßigen Bildgebung oft übersehen wird – durch die Untersuchung von Bildern mit kinematographischer Wiedergabe im Vergleich zu herkömmlichen CTA-Scans leichter erkennen.

Virtuelle physische Prüfung: Die hohe Wiedergabetreue der Filmwiedergabe sei in der Lage, das äußere Erscheinungsbild von Weichteilen und Haut mit überlegenen anatomischen Details im Vergleich zur konventionellen Bildgebung wiederzugeben, hieß es. Diese „naturgetreue“ Darstellung der oberflächlichen Anatomie in Verbindung mit einer physischen Untersuchung könnte es Klinikern ermöglichen, klinische Merkmale neurologischer Erkrankungen aufzudecken.

In einem Fall konnten die Forscher die genaue Lage von Orbitalvarizen, die bei der ersten körperlichen Untersuchung bei einem Patienten mit intrazerebraler Blutung nicht erfasst wurden, mit Hilfe der filmischen Darstellung bestätigen.

Virtuelle Kraniotomie: Bilder mit kinematografischer Darstellung können auch die präoperative Planung für zerebrovaskuläre Eingriffe verbessern, da sie im Vergleich zur traditionellen Volumenbilddarstellung und CT-Angiografie eine bessere Sicht auf Anatomie und Pathologie ermöglichen.

So können Chirurgen zerebrovaskuläre Eingriffe an einer Workstation virtuell simulieren, indem sie die Bilder der kinematischen Darstellung neu positionieren und anpassen. Radiologen und Neurologen können diese Technik auch einsetzen, um die Mikroanatomie von Gefäßmissbildungen aus der Sicht des Chirurgen während der präoperativen Planung besser zu verstehen.

Das kinematische Rendering „ist ein vielversprechendes Werkzeug für die klinische Entscheidungsfindung, Lehre und Planung invasiver Verfahren“ und stellt eine neue Alternative zm 3D-Druck, zu Virtual Reality und Augmented Reality für die personalisierte Medizin dar, schrieben die Autoren. Der zusätzliche Vorteil der filmischen Darstellung besteht darin, dass ihre Verwendung keine zusätzlichen Geräte oder Materialien erfordert und viel weniger zeitaufwändig ist als die anderen fortschrittlichen Visualisierungstechniken.

„Es ist plausibel, dass das kinematische Rendering die Notwendigkeit von Systemen für Virtual und Augmented Reality und 3D-Druck für viele aktuelle Anwendungen angesichts dieser Effizienz übertrifft oder gar überflüssig macht“, schrieben sie.

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