Automatisierte Algorithmen  erzielen bei kleinen Patienten große Wirkung  

Interview mit Univ.-Professor Dr. Hans-Joachim Mentzel, Leiter der Sektion Kinderradiologie am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikums Jena.

Herr Prof. Dr. Mentzel, welche fachlichen Schwerpunkte setzt Ihre Abteilung am Universitätsklinikum Jena?

Unsere Sektion ist die einzige kinderradiologische Einrichtung in Thüringen und versorgt die ambulanten und stationären Patienten des Kindes- und Jugendalters – von Frühgeborenen mit 300 g bis zum Adoleszenten von bis zu 150 kg – mit allen bildgebenden Verfahren. Entsprechend hoch sind die Ansprüche an Gerätetechnik und Methoden. Bevorzugt werden Verfahren ohne ionisierende Strahlung wie Sonografie und Magnetresonanztomografie; die konventionelle Radiografie, Fluoroskopie und die Computertomografie gehören aber dennoch zur Standarddiagnostik. Unsere Sektion ist zudem Weiterbildungseinrichtung für den Schwerpunkt Kinderradiologie und zertifiziertes DEGUM-Weiterbildungszentrum für die Ultraschalldiagnostik in der Kinder- und Jugendmedizin. Überregional erfolgt die telekonsilarische und teleradiologische Versorgung bei kinderradiologischen Fragestellungen für eine Vielzahl von Kinderkliniken in Thüringen und darüber hinaus.

Welche Herausforderungen bestehen an Röntgensysteme und mobile Systeme in der Neonatologie?

Röntgensysteme in der Neonatologie müssen robust, jederzeit einsatzbereit und unkompliziert zu bedienen sein. Nur so können sie in den häufigen Notfallsituationen einer neonatologischen Intensivstation mit teils sehr instabilen Frühgeborenen sofort zur Verfügung stehen. Besonders die mobilen Systeme benötigen eine hohe Flexibilität und Rangiermöglichkeit, um sie in den oft beengten räumlichen Gegebenheiten direkt am Inkubator platzieren zu können. Die besondere technische Herausforderung besteht in der Anpassung der Röntgentechnik an die geringe Objektgröße bei Neugeborenen. So beträgt der sagittale Durchmesser des Thorax bei Frühgeborenen unter 1000 g nur ca. 6 cm, bei Reifgeborenen ca. 9 cm. Die Dichteunterschiede der durchstrahlten Gewebe und somit die Röntgenabsorption im Körper sind nur sehr gering. Kritische Bilddetails sind oft zu erkennen, Details der Lungenstruktur wegen des hohen Bildrauschens aber nicht. Da Neugeborene eine bis zu zehnfach höhere Strahlenempfindlichkeit als Erwachsene haben, ist die Feldgröße zu minimieren, um nur wirklich für die klinische Fragestellung relevante Körperanteile abzubilden. Jeder Zentimeter mehr bedeutet eine erhebliche Zunahme der Feldgröße und somit der unnötigen Strahlenexposition. Zusätzlich ist eine sehr kurze Belichtungszeit wegen der hohen Atem- und Herzfrequenz notwendig. Wichtig ist zudem eine sofortige Verfügbarkeit der Bildinformation, sodass unmittelbar therapeutische Konsequenzen gezogen werden können. 

Welche Erfahrungen haben Sie mit dem mobilen Röntgensystem von Samsung, dem GM85, gemacht? 

Die Verwendung des Samsung G85 hat zu einer deutlichen, teils lebenswichtigen, Beschleunigung der Prozessabläufe geführt. Wesentliche Vorteile sind die gute Mobilität des fahrbaren Systems, die sofortige Verfügbarkeit der Aufnahme im System sowie die verbesserten Einstellmöglichkeiten der Aufnahme unter Verwendung der Kopplung zwischen Röhre und Detektor mit verbesserter Einblendung. Die Erarbeitung von speziell für die Neonatologie abgestuften Voreinstellungen hat sich bereits früh mit dem GM85 bewährt. Die Einstellungen berücksichtigen nicht nur Körpergewicht sowie sagittalen Durchmesser des Neugeborenen, sondern auch frühere Aufnahmeprotokolle. So kann sich bei wiederholten Aufnahmen derselben Frühgeborenen an bereits vorhandenen Aufnahmen orientiert werden, wenn es um die Geräteeinstellungen geht. Unter Nutzung von Nachverarbeitungs-algorithmen ist eine unmittelbare Auswertung der Röntgenaufnahme direkt am Inkubator möglich und es kann sofort reagiert werden – dies ist insbesondere bei Interventionen wie Tubus- oder Katheteranlagen aber auch bei rektalen und gastralen Röntgenkontrastmittelapplikationen sehr hilfreich. Die Bilddaten sind zudem über WLAN unmittelbar im PACS verfügbar und können zwischen Kinderradiologen und Neonatologen diskutiert werden. 

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Sie verwenden die SimGrid und TLE-Funktion an den beiden GM85-Systemen. Können Sie diese Funktionen kurz beschreiben?

SimGrid ist ein auf künstlicher Intelligenz und Deep Learning beruhender Nachverarbeitungsalgorithmus, bei dem nach erfolgter Strahlenexposition die im Körper entstehende Streustrahlung rechentechnisch entfernt wird. So wird das Bildrauschen reduziert und in der Konsequenz nehmen Kontrast und Detailerkennbarkeit zu. Auf der pädiatrischen Intensivstation konnten wir diesen Algorithmus schon sehr erfolgreich einsetzen. Angewandt wird SimGrid bei Thorax- und Abdomenaufnahmen. Neben der Zeitersparnis durch den fehlenden Einsatz des sonst erforderlichen physikalischen Streustrahlen-Rasters ist insbesondere die Dosisersparnis bei Verzicht auf das Raster für die Kinderradiologie von großer Bedeutung.

TLE ist ein Nachverarbeitungsalgorithmus, der eine für Fremdmaterialien optimierte Technik zur gesteigerten Kontrast- und Detailerkennbarkeit beinhaltet, die per Klick auf dem Bedienbildschirm des mobilen Röntgensystems ausgeführt werden kann. Hiermit ist eine Abgrenzbarkeit und somit exakte Lokalisation der Materialien sicherer möglich. 

Welche Erfahrungen haben Sie mit SimGrid und TLE in der Neonatologie gemacht?

Da aufgrund des geringen Sagittaldurchmessers von Neugeborenen ohnehin kaum Streustrahlung entsteht, die die Aufnahme beeinträchtigt, führt SimGrid in der Neonatologie zu keiner signifikanten Bildverbesserung. Der Einsatz von TLE hingegen hat sich in der Neonatologie sehr bewährt und wird insbesondere von den Neonatologen geschätzt. Unter Einsatz von TLE ist die Nutzung von jodbelasteten, nicht-ionischen Kontrastmitteln zur Lagekontrolle von zentralvenösen Kathetern nicht mehr nötig. Auch die Lage von Nabelvenen- und Arterienkathetern sowie von Trachealtuben wird oft mithilfe von TLE geprüft. Ebenso nutzen wir Kinderradiologen die Technologie, um bspw. intramurale Luft bei Frühgeborenen mit einer nekrotisierenden Enterokolitis nachzuweisen bzw. auszuschließen. TLE gestattet effizient und einfach die Lokalisation und gibt dem Neonatologen und Intensivmediziner so große Sicherheit.