Software für die pneumologische Zukunft

Am Fraunhofer-Institut MEVIS in Bremen entwickeln Wissenschaftler eine Softwareplattform, die es zukünftig ermöglichen soll, magnetresonanztomographische Aufnahmen von Patienten, die unter Asthma oder COPD (chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung) leiden, standardisiert auszuwerten und unterschiedliche klinische Fragestellungen zu beantworten.

Häufig erfolgt die Diagnose Asthma oder COPD nach einer gründlichen Anamnese, einer Spirometrie und, in einigen Fällen, auch einer Bodyplethysmographie.

Danach lassen sich relativ zuverlässige Aussagen über Atemfunktion, Lungenvolumen und -kapazität machen. Andere wichtige Fragen bleiben jedoch offen: In welchem Bereich der Lunge treten beispielweise die häufig mit der Erkrankung verbundene Aufweitung der Lungenbläschen auf und wie steht es um die Durchblutung des Atemorgans? Hier liefern neue bildgebende Verfahren die Antwort. Der Verbund Asthma-MRI erforscht deshalb verschiedene Methoden der Magnetresonanztomographie (MRT), die gegenüber anderen Verfahren wie Computertomographie (CT) oder klassischen Röntgenaufnahmen den Vorteil hat, dass der Patient ohne Strahlenbelastung untersucht werden kann.

In den einzelnen Projekten werden beispielweise protonenbasierte MRT-Verfahren entwickelt oder MRT-Aufnahmen analysiert, die nach dem Einatmen von hochpolarisierten Helium-3-Gas entstanden sind. Da beide Verfahren differenziertere und vielfältigere Aussagen über den Zustand auch einzelner Teilbereiche der Lunge ermöglichen als z.B. Spirometrie, versprechen sich die Wissenschaftler genauere Diagnosemöglichkeiten und eine effektivere Kontrolle des Therapieverlaufs.

Um diese Bilder zuverlässig und mit konstanten Parametern zu analysieren, haben die Bremer Wissenschaftler nun eine Auswertungs-Software entwickelt. „Mit Hilfe unsere Softwareplattform PulmoMR sollen die Ergebnisse der MRT-Untersuchungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit optimiert werden“, betonte Dr. Peter Kohlmann von Fraunhofer MEVIS in seinem Vortrag. Vor allem die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten beeindruckten dabei die Zuhörer. Zum einen erlaubt die Software eine dezidierte Darstellung der Bilder: MRT-Daten welche mittels verschiedenster MR-Sequenzen aufgenommen wurden, können nebeneinander oder als überlagerte Bilder simultan und synchronisiert dargestellt werden. Darüber hinaus werden Verfahren entwickelt, um Bildartefakte, die durch natürliche Bewegungen wie beispielsweise Herzschlag und Atmung entstehen, zu minimieren und um korrespondierende Regionen innerhalb der Lunge in den verschiedenen Sequenzen aufeinander abzubilden. Die Durchlüftung und Durchblutung des gesamten Organs können im zeitlichen Ablauf, also als Film, betrachtet werden. Verschiedene Werkzeuge, die in der Software integriert sind, erlauben sowohl qualitative als auch quantitative Ergebnisanalysen für beliebige Teilregionen der Lunge.

Der Vorteil einer standardisierten Analyse von MRT-Bildern für Studien- und Forschungszwecke liegt auf der Hand: Ungenauigkeiten durch unterschiedliche Interpretationen verschiedener Wissenschaftler würden der Vergangenheit angehören. Die Pläne der Entwickler vom Fraunhofer-Institut gehen jedoch weiter. Sie können sich vorstellen, die Software in Zukunft auch für den Einsatz im therapeutischen Alltag von Kliniken und Lungenzentren weiterzuentwickeln.

Hierzu müssen zunächst in den geplanten Studien des Forschungsverbundes die Aufnahme- und Auswertemethoden mit Blick auf die Verbesserung von Diagnose und Therapie analysiert und gegebenenfalls optimiert werden. In den Universitätskliniken in Heidelberg und Mainz befindet sich die Software bereits im Praxistest. „Wir sind auf das Feedback der Anwender angewiesen, um die einzelnen Werkzeuge von PulmoMR zu evaluieren und weiter zu entwickeln. Deshalb ist die Zusammenarbeit im Kompetenznetz Asthma und COPD für uns so wertvoll“, so Dr. Kohlmann.

Kontakt:
Dr. Peter Kohlmann/Dr. Stefan Krass
Fraunhofer MEVIS – Institut für Bildgestützte Medizin
Universitätsallee 29, 28359 Bremen
Tel.: 0421 / 2189639, 2187712
peter.kohlmann@mevis.fraunhofer.de, stefan.krass@mevis.fraunhofer.de