3D-Darstellung des Mittelohres mittels computergestützter Nachverarbeitung helikaler Mehrschicht-CT-Daten

Zusammenfassung

Computergestützte Nachverarbeitungstechniken von CT-Schichtbildern erlauben die nichtinvasive 3D-Bildgebung des Mittelohres zur Diagnostik und präoperativen Planung. In dieser Arbeit soll auf die verschiedenen Nachverarbeitungstechniken und die Anwendung eines 3D-Nachverarbeitungsverfahrens an einem großem Patientenkollektiv eingegangen werden.

Bei 20 Patienten mit Normalbefunden, 6 anatomischen Felsenbeinen und 213 Patienten im Rahmen einer klinischen Fragestellung wurden hochauflösende MS-CT-Datensätze dosisreduziert akquiriert. Es erfolgte eine standardisierte Nachverarbeitung zur Virtuellen Endoskopie und 3D-Darstellung der Ossikel. Eine Evaluation der Darstellungsqualität wurde vorgenommen. Die virtuellen Ansichten der anatomischen Felsenbeine wurden mit den realen Ansichten verglichen. Bei 32 Patienten wurden hochwertige 3D-Modelle der einzelnen anatomischen Strukturen erstellt und unter Verwendung verschiedener Techniken visualisiert.

Mit der an Normalpatienten standardisierten und evaluierten Methode war eine Darstellung der normalen Mittelohranatomie möglich. Die Beurteilung verschiedener Pathologien, insbesondere Malformationen, Trauma, Implantate und postoperative Zustände, wurde erleichtert. Die hochwertigen 3D-Modelle erlaubten eine genaue Darstellung der Mittelohranatomie, wobei verschiedene Darstellungsformen gewählt werden konnten.

Die 3D-Nachverarbeitung von CT-Daten des Mittelohres ist als zusätzliche Methode in der Diagnostik und präoperativen Planung hilfreich.

Abstract

Post-processing of CT-data allows non-invasive 3D-Visualisation of the middle ear for diagnosis and surgical planning. In this study different post-processing techniques and the clinical application of a 3D-postprocessing algorithm in a large number of patients are presented.

20 normal patients, 6 dissected temporal bones and 213 patients with suspected middle ear pathology were examined using a low-dosage Multi-Slice CT protocol. Virtual endoscopic views of the middle ear and 3D-images of the ossicles were generated using a standardised algorithm. Evaluation of the image quality was performed. The virtual views of the dissected temporal bones were compared to real views. In 32 patients high-quality 3D-models of the individual anatomical structures were generated and displayed using different visualisation techniques.

The standardised and evaluated method enabled visualisation of the normal middle ear anatomy. Assessment of different pathologies, especially malformation, trauma, implants and postoperative alterations, was facilitated. The high-quality 3D-models allowed precise imaging of the anatomical structures.

3D-Visualisation of the middle ear using CT-data is beneficial for radiological diagnosis and surgical planning in cases of complex middle ear pathology as a complementary examination technique.

Schlüsselwörter

Mittelohr - Felsenbein - Mehrschicht-CT - 3D-Darstellung - Virtuelle Endoskopie

Key words

Middle ear - temporal bone - multi-slice CT - 3D-imaging - virtual endoscopy

Literatur

• 1 Reisser C, Schubert O, Forsting M, Sartor K. Anatomy of the temporal bone: detailed three-dimensional display based on image data from high-resolution helical CT: a preliminary report.  Am J Otol. 1996;  17 473-479
• 2 Schubert O, Sartor K, Forsting M, Reisser C. Three-dimensional computed display of otosurgical operation sites by spiral CT.  Neuroradiology. 1996;  38 663-668
• 3 Klingebiel R, Bauknecht H C, Lehmann R, Rogalla P, Werbs M, Behrbohm H, Kaschke O. Virtuelle Otoskopie - Technik, Indikationen und erste Erfahrungen mit dem Mehrschicht-Spiral CT.  Röfo Fortschr Geb Röntgenstr Neuen Bildgeb Verfahr. 2000;  172 872-878
• 4 Neri E, Caramella D, Panconi M, Berrettini S, Sellari Franceschini S, Forli F, Bartolozzi C. Virtual endoscopy of the middle ear.  Eur Radiol. 2001;  11 41-49
• 5 Calhoun P S, Kuszyk B S, Heath D G, Carley J C, Fishman E K. Three-dimensional volume rendering of spiral CT data: theory and method.  Radiographics. 1999;  19 745-764
• 6 Bankman I N. Handbook of Medical Imaging; Processing and Analysis. San Diego, CA, USA; Academic Press 2000
• 7 Udupa J K, Hung H M, Chuang K S. Surface and volume rendering in three-dimensional imaging: a comparison.  J Digit Imaging. 1991;  4 159-168
• 8 Blezek D J, Robb R A. Evaluating virtual endoscopy for clinical use.  J Digit Imaging. 1997;  10 51-55
• 9 Leuwer R, Pflesser B, Urban M. Die stereoskopische Simulation ohrchirurgischer Eingriffe an einem neuartigen 3D-Computermodell.  Laryngo-Rhino-Otol. 2001;  80 298-302
• 10 Husstedt H, Prokop M, Becker H. Fensterweite als dosisrelevanter Faktor bei Hochkontraststrukturen in der CT.  Röfo Fortschr Geb Röntgenstr Neuen Bildgeb Verfahr. 1998;  168 139-143
• 11 Rodt T, Bartling S, Schmidt A M, Weber B P, Lenarz T, Becker H. Virtual endoscopy of the middle ear; experimental and clinical results of a standardized approach using helical multi-slice computed tomography.  Eur Radiol. 2002;  12 1684-1692
• 12 Rodt T, Ratiu P, Becker H, Bartling S, Kacher D F, Anderson M, Jolesz F A, Kikinis R. 3D-visualization of the middle ear and adjacent structures using reconstructed multi-slice CT datasets; correlating 3D-images and virtual endoscopy to the 2D cross-sectional images.  Neuroradiology. 2002;  44 783-790
• 13 Maher N, Becker H, Laszig R. Quantifizierung relevanter Meßgrößen des Felsenbeins im Computertomogramm vor Cochlear-Implant-Operation.  Laryngo-Rhino-Otol. 1995;  74 337-342
• 14 Gupta R, Bartling S, Rodt T, Basu S, Ross B, Weber B P, Becker H, Pfoh A. Detection of Petrous Bone Pathology Using Ultra-High Resolution Volume CT. Proceedings of the 40th Annual Meeting of the American Society of Neuroradiology (ASNR), Vancouver 2002. 187
• 15 Seemann M D, Seemann O, Bonél H, Suckfüll M, Englmeier K H, Naumann A, Allen C M, Reiser M F. Evaluation of the middle and inner ear structures: comparison of hybrid rendering, virtual endoscopy and axial 2D source images.  Eur Radiol. 1999;  9 1851-1858
• 16 Dammann F, Bode A, Schwaderer E, Schaich M, Heuschmid M, Maassen M M. Computer-aided surgical planning for implantation of hearing aids based on CT data in a VR enviroment.  Radiographics. 2001;  21 183-190