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Der Gesundheit zuliebe - Kameras, kleine Medizinwunder!

Fotografische Verfahren und Produkte, wie zum Beispiel Röntgenbilder, haben im medizinischen Bereich schon immer eine wichtige Rolle gespielt. Gerade die Digitalfotografie und die vielen Möglichkeiten, die neue Softwareentwicklungen heute bieten, haben auch der Medizin neue Impulse gegeben. Das betrifft sowohl die Erkennung als auch die Erkennung als auch die Therapie von Krankheiten.

Highspeed-Kamera für Endoskopie

Zu den neuen Diagnosemethoden gehört die vom Fraunhofer Institut entwickelte Highspeed-Kamera für Endoskopie. Das klinisch einsetzbare Hochgeschwindigkeitsaufnahmesystem wird für die Untersuchung von Stimmlippenschwingungen eingesetzt. Die Stimmlippen von Menschen schwingen im Normalfall beim Sprechen mit einer Grundfrequenz von etwa 120 Hz bei Männern und 250 Hz bei Frauen. Menschen können nur Bildfolgen von bis zu 25 Einzelbildern pro Sekunde differenziert wahrnehmen. Für die Diagnose von funktionellen Stimmstörungen ist die Analyse der Stimmlippenschwingungen notwendig. Um diese klinisch untersuchen zu können, bedurfte es einer Methode mit der die schnellen Bewegungsabläufe im Kehlkopf entsprechend hoch frequent aufgenommen und verlangsamt wiedergegeben werden können. Das moderne Hochgeschwindigkeitssystem für diese Untersuchungen besteht aus einem Kamerakopf, einer Kamerasteuerung sowie einer Schnittstelle zu einem kombinierten Steuerungs-, Archivierungs- und Auswertungsrechner. Das Kamerasystem kann in zwei Aufnahmemodi betrieben werden. Im sogenannten Highspeed-Modus mit einer Auflösung 256 × 256 Bildpunkten in Farbe. Bei 2.000 Bilder/s beträgt die Aufnahmezeit vier Sekunden, bei 4.000 Bilder/s zwei Sekunden. Im HRES (High-Resolution)-Modus bietet das Kamerasystem eine Auflösung von 512 × 384 Bildpunkten in Farbe und eine Aufnahmezeit von 2,6 Minuten bei 25 Bilder/s. Gleichzeitig können über den Mikrofoneingang zusätzlich Audiodaten aufgenommen und abgespeichert werden. Synchron zur Audioaufnahme wird die Grundfrequenz des Signals gemessen und angezeigt.

Fotoreise durch den Körper

Die Miniaturisierung von Kameras hat in der Medizin auch ganz neue Einsatzgebiete erschlossen. Ein großer Fortschritt in der Medizin ist die Kamera zum Schlucken. Auch Magen- und Darmspiegelungen zeigen bei Patienten oft kein Ergebnis, wobei die Minikameras auch kleinste Fehlbildungen von Gefäßen oder blutenden Geschwüren im Darm aufspüren können. Hinzu kommt, dass der Dünndarm für die klassische Schlauchendoskopie in seiner ganzen Länge schwer zugänglich ist. Patienten wissen außerdem zu schätzen, dass die kleine Kamera ganz unkompliziert geschluckt werden kann. In rund acht Stunden wandert die Kapsel durch den Verdauungstrakt. Die Funkbilder aus dem Darm werden je nach Position an ein externes Speichersystem gesendet. Auch hier ist die Entwicklung keineswegs stehengeblieben. Das Fraunhofer Institut hat in Zusammenarbeit mit britischen Forschern die Minikamera weiterentwickelt. Durchliefen die Kameras bisher den Körper unkontrolliert und machten dabei pro Sekunde zwei bis vier Bilder, können sie jetzt gezielt gelenkt und auch angehalten werden. Beispielsweise kann man sie in der Speiseröhre anhalten, nach oben und unten bewegen oder auch drehen, um immer wieder einen neuen Blickwinkel zu bekommen. Die Steuerung funktioniert über eine Magnetvorrichtung, die der Arzt in der Hand hält und am Körper des Patienten auf und ab bewegt.

3D-Datatomografie

Genauer als beim Ultraschall oder bei Röntgenaufnahmen funktioniert die 3D-Kamera, die der schwedische Mediziner Anders Persson entwickelt hat. Die Kamera fotografiert den Menschen von außen und kann dabei das Innere wie Knochen, Venen, Adern, Muskeln und Nerven zeigen. Das neue Verfahren mit dem Namen 3D-Datatomografie erschließt eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten. So werden Ärzte mit dieser Kamera innere Verletzungen genauesten diagnostizieren können, ohne dafür den Körper öffnen zu müssen. Das Bild kann dafür dann am Computer nach allen Seiten gedreht werden. Seine Anwendung kann die 3D-Datatomografie auch in der Pathologie finden, wo dank dieser Methode Leichen für die Obduktion nicht mehr aufgeschnitten werden müssen. Anders Persson wurde für die Entwicklung mit dem jährlich an Wissenschaftsfotografen vergebenen Lennart Nilsson Award ausgezeichnet.

Diagnosevorschlag vom Computer

Als objektive Diagnoseunterstützung wird vom Fraunhofer Institut eine automatische, bildbasierte Gewebeerkennung als Ergänzung zur konventionellen Biopsie entwickelt. Mittels hoch auflösender Kameras werden texturelle, morphologische, farbliche und gegebenenfalls funktionelle Parameter zur Charakterisierung der Gewebe erfasst. Durch Nutzung neuartiger Verfahren zur Bildanalyse und Bildinterpretation ist es somit möglich, entartetes Gewebe oder Vorstufen solcher Veränderungen frühzeitiger als bisher zu erkennen und einen Diagnosevorschlag zu erstellen. Das automatische Auffinden ähnlicher Referenzbilder anhand des Bildinhaltes unterstützt die Diagnose.

Kamera im Auge

Kaum zu glauben ist das Projekt „Eyeborg“, das einem kanadischen Filmemacher eine Augenprothese mit Minikamera bescherte. Er hatte als Kind bei einem Unfall ein Auge verloren. Jetzt hat er vor, einen Film aus seiner persönlichen Perspektive zu drehen und sich dafür eine Minikamera in sein Auge einsetzen lassen. Die Kamera soll die Bilder dann drahtlos übertragen können. Hintergrund für dieses Experiment ist vor allem ein künstlerischer Aspekt. „Ich möchte einen Film machen, der Überwachung und Privatsphäre zum Thema hat“, äußerte sich der Filmemacher. Inspiriert wurde er zu diesem Projekt durch die Minikameras in Mobiltelefonen. Die technische Umsetzung war allerdings nicht einfach: Der Kamerasensor wird auf eine kleine Platine gesetzt. Gemeinsam mit einer Batterie und dem Transmitter wird sie in ein Gehäuse integriert, das nicht größer ist als ein künstliches Auge ist. Die Videosignale werden von einem Receiver empfangen und können somit aufgezeichnet werden. Das hierzu nötige Equipment haben die Techniker schon fertig gestellt. Die einzelnen Komponenten funktionieren bereits, nur das Gesamtsystem muss noch zusammengesetzt werden.

Medizinische Imaginggeräte helfen nicht nur, Krankheiten zu erkennen und zu behandeln, sie sind inzwischen auch zu einem wichtigen Wirtschaftsfaktor der Fotoindustrie geworden, die auch an der Weiterentwicklung dieser Sparte nicht unwesentlich beteiligt ist.

Pressemeldungen 05 / 2010

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