Um beispielsweise einen Tumor im Gehirn zu entfernen, setzen viele Chirurgen heute auf Schlüsselloch-Operationen: Ein kleines Loch in der Schädeldecke reicht, damit sie mit einer kleinen Sonde an die betroffene Stelle gelangen. Ausgestattet ist die Sonde mit Operationsbesteck und einer Kamera, die den Medizinern die notwendigen Bilder liefert. „Eine solcher Eingriff muss zuvor gründlich geplant werden“, sagt Dr. Christina Gillmann von der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK). „Die Chirurgen müssen den idealen Weg, also den Operationskanal, zum betroffenen Ort finden, der möglichst wenig wichtiges Gewebe im Gehirn schädigt.“

Dazu nutzen sie Bilder von Magnetresonanztomografien (MRT), welche vor der Operation aufgenommen werden. Aber auch andere bildgebende Verfahren, wie Computertomografien, kommen für solche Planungen zum Einsatz, je nachdem um welche Erkrankung es sich handelt. Diese Röntgen-Techniken liefern den Ärzten Patienten-Bilder, auf denen sie in Graustufen die zu operierende Körperstelle sehen. „Diese Daten werden im klinischen Alltag oft Schicht für Schicht begutachtet, jedoch ist es mit dieser Technik oft schwer nachzuvollziehen, in welchen Gewebsschichten es einen geeigneten Operationskanal geben könnte“, erläutert die Wissenschaftlerin.

Ein neues Verfahren, an dem Gillmann und ihr Team arbeiten, könnte hier Abhilfe schaffen: Es ermöglicht Medizinern, ihre Operationen intuitiv zu planen. „Das Computerprogramm zeigt die einzelnen Gewebeschichten an, die von einem Operationskanal betroffen sind“, sagt die Informatikerin. „Dabei lassen sich verschiedene Kanäle miteinander vergleichen und Risiken diskutieren.“ Auf diese Weise können Ärzte auch mögliche Komplikationen erkennen, die bei der Operation auftreten könnten. „Das OP-Team könnte somit beispielsweise besprechen, welcher Weg beim einzelnen Patienten der sinnvollste ist“, so Gillmann weiter.

Als Datengrundlage für ihr Verfahren setzen die Informatiker der TUK auf verschiedene medizinische Bilder. Mit ihren eigenen Rechenverfahren werten sie diese Bilddaten neu aus. „Wir können die einzelnen Gewebeschichten visuell voneinander trennen und darstellen, sodass es einfacher ist, zu sehen, an welchen Stellen ein Operationskanal verlaufen soll“, erläutert Gillmann. Ihre Technik gestalten die Forscher so, dass sie für Chirurgen einfach in der Handhabung ist.

Die Software ist noch im Entwicklungsstadium. „Bis sie zum Einsatz kommt, wird es noch ein paar Jahre dauern“, so die Informatikerin weiter. Die Kaiserslauterer Forscher arbeiten hierbei eng mit dem Premier Health Krankenhaus in Dayton im US-amerikanischen Bundesstaat Ohio zusammen.

Gillmann arbeitet im Lehrgebiet „Computer Graphics and Human Computer Interaction“ bei Professor Dr. Hans Hagen. Die Arbeitsgruppe forscht schon lange daran, Daten aus Bildgebungsverfahren für die Medizin derart aufzubereiten, dass sie im klinischen Alltag einfach und zuverlässig nutzbar sind. So ist es ihnen etwa gelungen, mit ihren Verfahren Tumore in Bildern deutlicher von gesundem Gewebe abzutrennen. Die Informatiker arbeiten in ihren Projekten eng mit verschiedenen Partnern zusammen, unter anderem mit dem Universitätsklinikum Leipzig, aber auch mit amerikanischen Ärzten aus Ohio.