Charité Institut für Radiologie - Medizin-EDV

TECHNOLOGIEN
QUANTENSPRUNG
BEI DER AUDIOVISUELLEN
DATENKOMPRIMIERUNG
Ferndiagnostik-Systeme per Megabit pro Sekunde
Durch eine bislang unerreichte Effizienz
bei der Audio- und Videokompression wird
weltweit erstmalig Videoübertragung in
hoher Qualität mit Multikanalton über
normale DSL-Verbindungen möglich. Die
neue Multimediatechnologie ist am Fraunhofer IIS verfügbar.
Einsatzmöglichkeiten in der Medizintechnik für die Technologie sind zum Beispiel
Ferndiagnostik-Systeme oder Systeme, die
es ermöglichen, unter Beobachtung
sowie Anleitung von Experten, die nicht
vor Ort sind, Operationen durchzuführen.
Dabei müssen keine kostspieligen Netzwerke allein für diesen Zweck aufgebaut
werden. Vielmehr können herkömmliche
DSL-Leitungen genutzt werden.
Der MPEG-4 Advanced Video Codec (AVC)
erschließt für eine bildschirmfüllende Video-Darstellung in hoher Qualität erstmals
den Datenraten-Bereich unter einem Megabit pro Sekunde. High Efficiency Advanced Audio Coding Surround (HE-AAC
Surround) stellt dazu die ideale Audio-Ergänzung dar. Für 5.1-Kanal-Ton mit sehr
gutem Klang benötigt HEAAC Surround
nur Datenraten um 64 kBit / s und überlässt so den größten Teil der Gesamtdatenrate dem Videocodec für die optimale
Darstellung des Bildes.
Die Abteilung „Multimedia-Echtzeitsysteme“ in Erlangen kombiniert den neuesten
Audiocodec HE-AAC Surround des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen
IIS mit dem effizientesten Videocodec
MPEG-4 AVC des Fraunhofer-Instituts für
Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI. So können handelsübliche PCs
Filme mit Multikanalton über eine DSLLeitung in Echtzeit empfangen und wie-
Protagonist
beim Advanced
Audio Coding
Das Fraunhofer IIS entwickelte das populäre MP3-Format, beteiligte sich maßgeblich an der Spezifikation und Standardisierung von MPEG-2/4 AAC (Advanced Audio Coding) und liefert entscheidende Beiträge zur Weiterentwicklung des MPEG-4 Audio-Standards.
Das Fraunhofer HHI ist seit Jahren international führend bei der Entwicklung und Standardisierung neuer Videokompressionsverfahren. So stellte
das HHI den Co-Chairman des Joint Video Teams (JVT), einer gemeinsamen
Standardisierungsgruppe von ISO /
MPEG und ITU-T, in der der neue Videocodierstandard MPEG-4 AVC spezifiziert wurde.
www.iis.fraunhofer.de
dergeben. Das Fraunhofer IIS entwickelt
zudem hocheffiziente Hardware-Implementierungen etwa für Settop-Boxen, Mobilfunkgeräte oder MP3-Videospieler.
BILDDATENBANK DES
INSTITUTS FÜR RADIOLOGIE
DER CHARITÉ BERLIN VERBESSERT LEHRE UND FORSCHUNG
Ein Client / Server-System für
neue Lehrformen in der Medizin
Das Institut für Radiologie der Charité Berlin hat eine Bilddatenbank für den speziellen Einsatz in der Lehre entwickelt. Dieses
System bietet den Radiologen die Möglichkeit, die Medizinstudenten in der universitären Ausbildung mit den jeweils neuesten Untersuchungs- und Diagnosetechniken vertraut zu machen. Ingolf Karst vom
Institut für Radiologie Charité Campus Mitte beschreibt, die Bilddatenbank mit Hilfe
einer flexiblen und schnellen Client / Server-Architektur realisiert wurde.
24
In der radiologischen Praxis befinden sich
neben herkömmlichen Röntgenfilmen auch
digitale Medien und Bildverarbeitungssysteme im täglichen Einsatz. In der Routinediagnostik verschiebt sich besonders
durch neuere bildgebende Verfahren wie
Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) der Schwerpunkt hin zur digitalen Technik. In der
Ausbildung der Medizinstudenten wurden
am Institut für Radiologie der Charité noch
bis vor kurzem jedoch zumeist analoge
Ingolf Karst von Charité Campus Mitte:
„Den neuen Lehrformen in der Medizin
wird das Projekt des Instituts für Radiologie der Charité gerecht.“
TECHNOLOGIEN
integrieren, flexibel zu
strukturieren und den Lehrenden auch bei der Präsentation des Materials unterstützt.
Integrierte
Client / ServerLösung
ermöglicht
digitale
Verfügbarkeit
und hohe
Aktualität
Daraufhin wurde auf Initiative von Professor Dr. Bernd
Hamm, Direktor des Institutes für Radiologie der Charité, ein Expertenteam, bestehend aus dem Autor sowie
den Radiologen Dr. Kay-Geert Hermann
und Dr. Matthias Mühler, gebildet. Basierend auf einer Analyse der Nutzung der
Fallmappen und den Kenntnissen der Arbeitsabläufe wurde ein System geschaffen,
das sich in die Computer- und NetzwerkArchitektur des Instituts integriert.
Fälle aus der Routine können durch neueste Technik
besser präsentiert werden
Medien (Röntgenfilme) verwendet und den
Studenten präsentiert, da das digitale Material für die Lehre schwer zugänglich war.
Ursache dafür war unter anderem eine fehlende Ordnungsstruktur für interessante
Lehrfälle – diese verschwanden im riesigen PACS (Picture Archiving and Communication System) und konnten ohne
Kenntnis bestimmter Identifikationsmerkmale nicht gefunden werden. Der Einsatz
des PACS für die Lehre gestaltete sich aus
diesem Grunde sehr schwierig.
Die Dokumentation interessanter Fälle erfolgte daher mittels so genannter Falltütensammlungen, in die Bilder und Diagnosedaten eingeordnet wurden.
Kritikpunkt an diesem System war jedoch
die Unstrukturiertheit des Materials, die
fehlende Möglichkeit einer effizienten
Suche und der damit verbundene hohe
Zeitaufwand für den Lehrenden. Die Lebensdauer von Röntgenfilmen ist begrenzt. Die Filme vergilben mit der Zeit
und nehmen an Kontrast ab. Hinzu
kommt die mechanische Belastung durch
die Verwendung im Seminar. Kopien können nur mit Qualitätseinbußen und entsprechendem Zeitaufwand angefertigt
werden. Außerdem wurden die Falltüten
mit der Zeit immer unvollständiger, so
dass sie nicht mehr in vollem Umfang
den Nutzern zur Verfügung standen.
Daraus erwuchs der Wunsch nach einer digitalen, benutzerfreundlichen Bilddatenbank, die es gestattet, interessantes Fallmaterial mit wenigen Arbeitsschritten zu
26
Die Bilddatenbank ist im Intranet der Einrichtung von allen PCs zugänglich. Die
Ärzte können sofort während ihrer Befundungstätigkeit interessante Fälle in das
System eingeben. Fälle aus der Routine werden jetzt sofort für die Lehre zugänglich
und den Studenten können nunmehr die
neuesten Techniken besser präsentiert werden. Dadurch entsteht ein großer Pool an
Lehrfällen, aus dem jeder Mitarbeiter für die
Präsentation im Seminar schöpfen kann.
Die Sammlung wächst seit ihrer Installation im Mai 2003 schnell in ihrem Umfang: Innerhalb eines Jahres sind bereits
mehr als 650 Fälle mit über 2.400 Bildern
von den Ärzten des Instituts eingegeben
worden. Dabei erstreckt sich die Bandbreite von sehr gängigen Diagnosen aus
der konventionellen Röntgendiagnostik
bis hin zu hoch aktuellen 3D-Darstellungen und multiplanaren Rekonstruktionen
sowie virtuellen Darstellungen von CT und
MRT-Bildern. Dazu gehören beispielsweise neueste Verfahren der Mehrzeilen-CTTechnik zur Diagnostik von Herzkranzgefäßerkrankungen, virtuelle Darmspiegelung, Perfusionsbildgebung bei Schlaganfall und Gefäßdarstellung mittels MRT.
Technische Umsetzung: Die Architektur
der Bilddatenbank folgt dem Prinzip des
Netzwerkes, Struktur und Aufbau der Bilddatenbank orientieren sich an den Routineabläufen in Diagnostik und Lehre am
Institut für Radiologie. Für die Umsetzung
wurde die Programmierumgebung 4th Dimension (4D) ausgewählt. In ihr wurden
Mehr als 650 Fälle mit über 2.400 Bildern in einem Jahr
TECHNOLOGIEN
Der Seminarassistent hilft Präsentationen und Vorträge aufzubereiten
die Datenbank sowie die Oberflächen und
ihre Funktionalität realisiert. 4D bot dabei
die Möglichkeit, die Anforderungen flexibel umsetzen zu können und das System
an verschiedene Plattformen anzubinden.
Die Datenbank wird dabei als 4D Server
betrieben und ist in das institutseigene Intranet eingebunden. Als Client kann jeder
Rechner (PC und Mac) im Institut fungieren. Dadurch ist ein Zugriff auf alle Funktionen der Bilddatenbank von jedem Rechner aus – in Untersuchungs- wie auch in
Arbeits- und Seminarräumen – möglich.
Der Client wird als Programm über einen
Link von einem zentralen Server aus gestartet. Dadurch ist keine zusätzliche Software auf den Arbeitsplatzrechnern zu installieren. Somit entsteht kein weiterer Aufwand für Installation und Wartung bei den
Administratoren des Instituts.
Funktionsweise der
Bilddatenbank in der
täglichen Arbeit der
Radiologen
Die übersichtliche Eingabefunktion ermöglicht es den Radiologen, interessante
Bilder und Fälle für die Lehre aus Röntgendiagnostik, Ultraschall, CT und MRT
28
von jedem Rechner des Instituts – direkt
nach ihrer Erstellung oder auch zu späteren Zeitpunkten – innerhalb kürzester Zeit
einzufügen. Spezifische Metadaten können eingegeben werden, um Bilder und Serien mit Informationen anzureichern und
später gezielt danach suchen zu können.
Dabei ist auch die Sicherheit für Patienten
gewährleistet: Die Bilder und Serien sind
von den individuellen Daten der Patienten
entkoppelt. Der Zugang zur Bilddatenbank
ist über die Vergabe von Zugriffsrechten
an die jeweiligen Nutzergruppen geregelt.
Ein Suchassistent unterstützt die umfassende Recherche in den Datenbeständen
der Bilddatenbank. Er ermöglicht es dem
Nutzer, Bilder und Serien anhand verschiedener Kriterien wie Diagnose, Fallautor oder Volltext aufzufinden und diese je nach Wunsch weiterzuverarbeiten.
Dabei ist es auch möglich, sowohl einzelne Bilder und Serien als auch Fälle im Zeitverlauf zu betrachten. So lassen sich auch
komplexe Krankheitsverläufe in ihrem zeitlichen Ablauf, wie Aufnahme des Patienten, Behandlung (beispielsweise Operation), Nachbehandlung (wie postoperativer
Verlauf) und spätere Verlaufskontrolle eines Patienten, darstellen, um so Auszubildenden weitergehende Einblicke in die medizinische Behandlungspraxis außerhalb
der reinen Diagnostik zu vermitteln.
Jeder Nutzer kann sich in der Bilddatenbank mit Hilfe eines Seminarassistenten
Bilder und Serien zu individuellen Fallsammlungsmappen zusammenstellen. Diese Mappen können nach ihrer Bearbeitung
für Präsentationen direkt innerhalb der Datenbankapplikation verwendet werden. Die
Bilder, die in den virtuellen Mappen zusammengestellt wurden, verbleiben auch
weiterhin im allgemeinen Pool der Bilddatenbank. Es können zudem Mappen mit
allgemeinen Themen, etwa bestimmten
Körperregionen, Krankheitsbildern oder radiologischen Aufnahmeverfahren angelegt
werden, die dann für alle Nutzer zugänglich sind. Der Seminarassistent hilft dem
Nutzer, seine gesammelten Bilder für Präsentationen in Lehrveranstaltungen und
wissenschaftlichen Vorträge aufzubereiten. Dabei wird der Nutzer von der Auswahl und Anordnung der gewünschten Bilder bis zu einer fertigen Präsentation geführt. Die Einstellungen für die Präsentationen können in den Fallmappen gespeichert und später weiterbearbeitet werden.
Geplante Erweiterung
der Bilddatenbank
zum radiologischen
Lehrnetzwerk
Auf dem Radiologiekongress RSNA (Radiological Society of North America), der
jährlich in Chicago stattfindet und über
50.000 Radiologen aus aller Welt zusammenführt, wurde die Bilddatenbank
im Dezember 2003 zum ersten Mal öffentlich präsentiert. Dort zeigte sich der
Wunsch vieler anderer Universitätsärzte,
ein solches System wie die Bilddatenbank
auch in ihrem Institut nutzen zu können.
Vielfach finden sich auch in anderen Einrichtungen unstrukturierte Sammlungen
von radiologischem Bildmaterial, welches organisiert und der Lehre zugänglich
gemacht werden müsste.
Daher erfolgen zurzeit der Ausbau des Systems und die Entwicklung einer Browseranbindung. Dadurch wird die campusübergreifende Vernetzung der Bilddatenbank ermöglicht, so dass sich mehrere Universitäten standortunabhängig zu einem
radiologischen Lehrnetzwerk zusammenschließen können.
Auch den neuen, im Zuge der neuen Approbationsordnung angestrebten Lehrformen in der Medizin wird das Projekt des Instituts für Radiologie der Charité gerecht,
da es für den Einsatz in studentischen
Kleingruppen mit aktuellen neuen Fällen
eingesetzt werden kann.
Vorteile des Systems:
Medienzugriff und
Benutzerfreundlichkeit
Die Bilddatenbank wurde als zentrales, im
Intranet verfügbares System am Institut
für Radiologie eingeführt. Es erlaubt den
Radiologen, die Medien zusammenzuführen, die bisher an ihrem Institut verteilt
vorlagen, um sie damit für die Lehre zugänglich zu machen. In der täglichen Praxis kann die Bilddatenbank von den Ra-
diologen selbständig und dauerhaft auf einem aktuellen Stand gehalten werden. Zudem wird der Umfang der Sammlung mit
interessanten Lehrfällen aus der klinischen
Praxis fortlaufend erweitert. Hierfür wurden den Radiologen einfach zu bedienende Benutzeroberflächen der Bilddatenbank
direkt neben ihren Befundungsworkstations bereitgestellt, von denen die Daten
eingegeben werden können. Auf diese Daten kann nunmehr jeder Radiologe nach
bestimmten Kriterien zugreifen und sich
bei der Vorbereitung von Präsentationen
durch das dort abgelegte Bildmaterial unterstützen lassen, wobei er dabei die Lehrinhalte individuell gestalten kann. Da bei
der Entwicklung der Bilddatenbank besonders auf die Benutzerfreundlichkeit des
Systems und die Auffindbarkeit der Inhalte Wert gelegt wurde, wächst der verfügbare Pool an radiologischen Fällen und
Bildern schnell an.
Informationen:
Ingolf Karst, MA Kommunikationswissenschaft, Institut für Radiologie, Charité Campus Mitte (CCM), [email protected]
www.charite.de/radiologie/bilddatenbank