Ein neuartiger Computer-Atlas der inneren Organe

Der VOXEL-MAN 3D-Navigator zeigt faszinierende Ansichten des menschlichen Körpers

Unter der Leitung von Professor Dr. Karl Heinz Höhne haben Mitarbeiter des Instituts für Mathematik und Datenverarbeitung in der Medizin (IMDM) zusammen mit dem Institut für Anatomie des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) in fünfjähriger Arbeit ein 3D-Modell des menschlichen Körpers entwickelt, das faszinierende Ansichten von bisher nicht gekannter Bildqualität und Funktionalität erlaubt.

Zwar existiert eine große Anzahl von multimedialen Programmen zur Vermittlung medizinischen Wissens. Diese Programme sind allerdings meist nur eine Sammlung von Texten und Bildern – wie die Querschnittsbilder des Visible Human Projekts. Bei diesem Projekt wurde ein Satz von 1871 fotografischen Querschnittsbildern von der Leiche eines zum Tode verurteilten Straftäters erstellt. Wegen ihrer hohen Detailtreue sind diese Bilder als Basismaterial für ein Computer-Modell sehr gut geeignet; sie bildeten deshalb die Grundlage für das neue 3D-Computer-Modell, das erstmals in hoher Qualität die Anatomie und Radiologie des menschlichen Körpers aus den Schnittbilddaten rekonstruiert.

Anders als bei klassischen künstlichen oder plastinierten Modellen, die für jeden Zweck neu erstellt werden müssen, kann der einmal im Computer vorhandene „virtuelle Mensch“ zu verschiedenen medizinischen Fragestellungen herangezogen werden. Als erstes „Produkt“ wurde jetzt der „VOXEL-MAN 3D-Navigator: Innere Organe“ im Springer-Verlag weltweit publiziert. Das Modell enthält auf 3 CD-ROMs 650 dreidimensionale anatomische Objekte des Brust- und Bauchraums inklusive Nerven- und Kreislaufsystem. Es kann in 19 Szenen interaktiv untersucht und „präpariert“ werden.

Durch das Bewegen der „Maus“ lassen sich die Szenen drehen, Organe hinzufügen oder wegnehmen. Gleichzeitig kann man einzelne Strukturen suchen, beschriften lassen oder Informationen darüber abfragen. Die Hauptszenen können mit der beigefügten Rot/Grün-Brille stereoskopisch, also fast greifbar betrachtet werden.

Was ist das Neue am VOXEL-MAN 3D-Navigator?
1. Die hohe Qualität der dreidimensionalen Ansichten.
2. Die Möglichkeit, Strukturen im Bild bestimmten Organen zuzuordnen.
3. Die Fülle der Informationen mit 650 dreidimensionalen anatomischen Objekten.

Der VOXEL-MAN 3D-Navigator bietet zudem die Möglichkeit, die anatomische Ansicht mit dem entsprechenden Röntgenbild oder CT-Aufnahmen zu vergleichen. So stellt er ein neuartiges Werkzeug für das experimentelle Erlernen und das Rekapitulieren der Interpretation radiologischer Bilder dar. Dies ist für die Weiterbildung von Medizinern bedeutsam, weil Ärzte nach ihrem Studium das Innere des Körpers ihrer Patienten meist nicht anatomisch sondern als radiologisches Abbild sehen.

Insgesamt ist der VOXEL-MAN 3D-Navigator also nicht nur eine moderne und wichtige Informationsquelle für Studierende der Medizin, sondern auch ein elektronisches Nachschlagewerk für Ärztinnen und Ärzte. Natürlich kann auch der interessierte Laie von dem Programm Gebrauch machen. Die anatomischen Begriffe sind hierzu nicht nur in der gebräuchlichen lateinischen Nomenklatur, sondern auch in deutscher Umgangssprache und Englisch verfügbar.

Die Nutzung des „virtuellen Menschen“ als anatomisch-radiologischer Atlas ist nur eine der möglichen Entwicklungen. So können mit dem Modell heute schon Zugangswege für chirurgische Eingriffe studiert werden. Die zum Modell gehörige Wissensbasis wird derzeit so erweitert, dass sogar die Folgen von Eingriffen simuliert werden können. Ein Nutzer kann dann zum Beispiel am Bildschirm mit dem Mausklick einen Nerv unterbrechen, und das Modell wird ihm sagen, welche Folgen dies hat.

Gegenwärtig wird am Hamburger IMDM auch daran gearbeitet, den „virtuellen Menschen“ mittels eines speziellen Gerätes tastbar zu machen, so dass die Konsistenz der Organe erfühlt werden kann. Es ist aber auch möglich, das bisher einmalige Modell so zu erweitern, dass Blutzirkulation oder Bewegungen der Extremitäten simuliert werden können. Auf längere Sicht ist geplant, den „virtuellen Menschen“ bis auf die mikroskopische oder gar molekulare Ebene zu vervollständigen. Bis das Modell in seinen Eigenschaften allerdings einem realen Körper – insbesondere auch mit seinen individuellen Erscheinungsformen – nahe kommt, werden die Medizininformatiker noch viele Jahre forschen müssen.

In Zukunft werden Fortschritte in der Medizin und in anderen Bereichen maßgeblich davon abhängen, wie gut es gelingt, die neuen Möglichkeiten der Informatik zu nutzen, die sich hinter Schlagworten wie „Virtual Reality“ oder „Wissensmanagement“ verbergen. Die Medizin ist allerdings mit besonderen Schwierigkeiten konfrontiert, die in der Komplexität und Sensibilität des Objekts ihrer Forschungsbemühungen liegen: des Menschen. Inzwischen ist es üblich, mit Computermodellen das Verhalten von Autos, die ersten Flugstunden eines Jumbo-Piloten oder die Reparatur komplexer Maschinen vollständig und ungefährlich zu simulieren und optimieren. Hinreichend detaillierte Computer-Modelle des Menschen gab es bisher aber nicht. Der dem VOXEL-MAN 3D-Navigator zugrunde liegende „virtuelle Mensch“ öffnet hier neue Dimensionen.

Bilder des VOXEL-MAN 3D-Navigator können Sie auf unseren Internetseiten herunterladen (Benutzer-ID: presse / Kennwort: bilder) unter http://www.uke.uni-hamburg.de/presse

Weitere Informationen finden Sie im WWW:

• http://www.uke.uni-hamburg.de/navigator