Autoren: Andreas Lientscher, Andrea Prommegger und Sylvia Schöffmann
Einleitung
Am häufigsten tritt ein Bänderriss am oberen Sprunggelenk (articulatio talocruralis) auf. Der Wert des Winkels zwischen Talus und Fibula in einem Röntgenbild nach einem Bänderriss ist ein sehr wichtiger Indikator für die weitere Behandlung. Zur Zeit muss die Messung dieses Winkels manuell erfolgen. Wir entwickelten einen Algorithmus mit Hilfe des Programms IMAQ Vision, welches diesen Winkel automatisch misst. Mit dieser Information kann der Arzt sofort entscheiden, ob eine Operation notwendig ist und somit die Verlässlichkeit und Qualität der Diagnose verbessern.
Die für die Diagnose wichtigen Röntgenbilder werden in einer „gehaltenen“ Position des Sprung-gelenkes aufgenommen. Bei einem unvollständigen Bänderriss kann man den vollen Heilungsvorgang bereits durch die adäquate Therapie erreichen (Ruhigstellung, Verbände, ...) Bei einem vollständigen Bänderriss des äußeren Bandes im Sprunggelenk, kann eine chronische Haltlosigkeit die Folge sein, wenn man keine Operation mit darauffolgender stabiler Lage des Beins durchführt. Der Indikator für die Entscheidung des Arztes, ob nun eine Operation notwendig ist, ist der Winkel zwischen dem unteren und dem oberen Sprunggelenk (der so genannte Taluswinkel), welcher eine Vermessung des Winkels zwischen Talus, Tibia und Fibula erfordert. Wenn dieser Winkel größer als 15° ist, muss der Patient operiert werden. Andernfalls bekommt der Patient einen Gips, um die Ruhigstellung des Beins zu gewährleisten.
Zur Zeit fordert der zuständige Arzt ein Röntgenbild des Gelenks des Patienten an, in welchem die Linien zur Vermessung des Taluswinkels manuell platziert werden müssen. Um diesen Prozess genauer und mit weniger Zeitaufwand durchzuführen, haben wir einen Algorithmus kreiert, welcher den Winkel im oberen Sprunggelenk automatisch vermisst. Aufgrund der Entwicklung auf dem Gebiet der Röntgenbilder und der Radiologie werden die Bilder immer öfter digital in einem PACS (Picture Archiving and Communication System) gespeichert, welches mit einem Health-Care Informationssystem eines Krankenhauses verbunden ist. Auf diese Weise können Röntgenbilder einfach mit diesem Algorithmus bearbeitet werden, welcher die Zeit, die der Arzt für die manuelle Messung benötigt, drastisch verkürzt.
Durchführung
| Wir veränderten die Röntgenbilder gemäß den folgenden Methoden mit Hilfe der Entwicklungsumgebung „IMAQ Vision Builder“: Zuerst werden die Bilder verkleinert, um zu gewährleisten, dass das gesamte Bild auf einem Standardmonitor dargestellt werden kann. In der Folge überprüft der Algorithmus, ob es sich bei dem gezeigten Gelenk um ein linkes oder rechtes Sprunggelenk handelt. (Alle Röntgenbilder müssen 8-bit Graustufen Bilder sein.) Im Bild am Monitor muss der Arzt seine ROI (Region of Interest), d.h. jene Region des Bildes, die für die Diagnose von Bedeutung ist, kennzeichnen (Abb. 1).
Der ausgewählte Bereich des Röntgenbildes wird nun bezüglich Helligkeit, Gamma und Kontrast bearbeitet. Danach muss der Algo-rithmus die Grenzen der drei Knochen im Sprung-gelenk (Talus, Tibia und Fibula) erkennen. Dadurch erhalten wir die Koordi-naten, um die Linien in der richtigen Richtung zu ziehen. |
Abb. 1: Festlegen der Region of Interest (ROI) |
| Den Hauptteil unseres Programms zeigt Abbildung 2. Man verwendet zwei kleine Bilder (oberes und unteres Sprunggelenk), um die Linien zu platzieren (diese Linien sind als die zu erkennen, die zu den Linien, die im Hauptbild den Winkel bilden, parallel sind.). Mit den Koordinaten von diesen beiden Bildern ist es nun möglich, diese Linien in das digitale Röntgenbild einzuzeichnen.
Sowohl der Winkel zwischen diesen zwei Linien als auch die Linien selbst werden in dieser Sequenz berechnet. Im vorderen Fenster kann der zu-ständige Arzt sowohl den Winkel zwischen Talus, Tibia und Fibula in Graden, als auch den Kreuzungs-punkt der zwei Linien sehen. Aus diesem Grund ist es ihm möglich zu kontrollieren, ob die Linien in der richtigen Richtung gesetzt wurden und ob der Winkel korrekt ist. Mit Hilfe dieses Algorithmus ist es möglich, die nötige Zeit für eine korrekte Diagnose bedeutsam zu reduzieren. Darüber hinaus können individuelle Unterschiede, welche mit der manuellen Methode oft aufgetreten sind, ausgeschaltet werden, um auf diese Weise die Qualität und Verlässlichkeit der Diagnose zu verbessern. |
Abb. 2: Ergebnis der Auswertung |
Kontakte: Fachhochschule TECHNIKUM Kärnten, Studiengang Medizinische Informationstechnik, Primoschgasse 8, A-9020 Klagenfurt, Tel.: +43 463 90500-0, www.fh-kaernten.at
Autoren: Andreas Lientscher: 0099lian@edu.fh-kaernten.ac.at, Andrea Prommegger: 0099pran@edu.fh-kaernten.ac.at, Sylvia Schöffmann: 0099scsy@edu.fh-kaernten.ac.at
