Dreidimensionale Darstellung von CT-Datensätzen des Halses für die chirurgische Planung: Eine Machbarkeitsstudie

Zusammenfassung

Hintergrund: Die vorliegende Arbeit untersucht die Hypothese, dass die präoperative Planung von HNO-chirurgischen Eingriffen wie der Neck dissection von einer Computerassistenz profitiert. Durch ein dreidimensionales Abbilden der präoperativ verfügbaren Daten soll deren Aussagefähigkeit verbessert werden. Die Möglichkeit einer 3D-Darstellung und die Abbildung suspekter Lymphknoten stehen dabei im Mittelpunkt des Interesses.

Methode: Es wurden 16 CT-Datensätze von Patienten mit einem Plattenepithelkarzinom des Oro-, Hypopharynx oder Larynx untersucht. Insgesamt wurden 720 Pseudo-3D-Abbildungen mit durchschnittlich 9,3 Objekten erstellt. Die Ergebnisse wurden in drei Klassen eingeteilt und bewertet.

Ergebnisse: Der durchschnittliche Zeitbedarf für Visualisierung und Segmentierung betrug 122 Minuten, der Minimalwert lag bei 61 Minuten pro Datensatz. Die automatische Segmentierung gelang nur bei Strukturen mit deutlichen Grauwertdifferenzen zur Umgebung. In allen anderen Fällen musste eine zusätzliche manuelle Interaktion erfolgen.

Schlussfolgerungen: Die 3D-Visualisierung von CT-Daten des Halses stellt eine neue Qualität in der präoperativen Planung dar. Es zeigt sich nach Anwendung der Segmentierung und Visualisierung ein deutlicher Trend an zunehmender Detailtreue und Informationseffizienz. Es ist möglich, aus diesen Bildern eine quantitative Aussage über chirurgisch relevante Infiltrationsmuster zu treffen. Ebenso ist die postoperative Qualitätskontrolle oder Planung und Verlaufskontrolle einer postoperativen Radiochemotherapie vorstellbar. Die zugrunde liegenden automatischen Algorithmen können als robust eingeschätzt werden. Die Anwendung ist noch weit entfernt von einer klinisch effizienten Nutzung. Durch die steigende Leistungsfähigkeit der Rechensysteme, die verbesserte Software und die höherwertige Bildgebung sind die genannten Probleme jedoch mittelfristig lösbar.

Abstract

Background: Surgical planning in ENT profits from computer assisted praeoperative visualization and planning. The informative capability is to be improved by three-dimensional illustrating of the praeoperativ available data. The possibility of a 3-D-visualization of lymph nodes stands in the center of the interest.

Methods: 16 CT data sets with a tumor-classification of T1N1 or higher were included. Altogether 720 pseudo-3-D-illustrations were provided with an average of 9.3 objects. Current algorithms were used for the segmentation and visualization and the results were divided in three classes.

Results: The average time requirement for visualization and segmenting amounted to 122 minutes, the minimum value is at 61 minutes per data set. Automatic segmenting succeeded only with structures with clear grey tone differences to the environment. In all other cases an additional manual interaction had to take place.

Conclusions: 3-D-Visualisierung of CT of the neck represents a new quality in preoperative planning. A clear trend at increasing detail loyalty and information efficiency showed up in the groups of B and C. It is possible to make from these pictures a quantitative statement on surgery relevant infiltration. Likewise conceivable are the postoperative quality control or planning and process control of a postoperative radio-chemotherapy. The automatic algorithms can be estimated as reliable. Application is still far from a clinically efficient use. With the rising efficiency of the computing systems, the improved software and the imaging systems the problems mentioned are, however, solvable.

Schlüsselwörter

Neck dissection - Hals - Lymphknoten - Segmentation - Visualisierung - CAS

Key words

Neck dissection - lymph nodes - segmentation - 3-D-visualization - CAS

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