Die Computertomographie (CT) der Lunge ist ein Verfahren, das bei Verdacht auf einen schweren Verlauf einer SARS-CoV-2-Infektion zum Einsatz kommt. Aber nicht überall auf der Welt gibt es die Möglichkeit, mal eben schnell ein CT zu fahren. Das gute alte Röntgen ist in vielen Teil der Erde das einzige verfügbare bildgebende Verfahren. Allerdings sind die Geräte in Entwicklungsländern oft veraltet und liefern nur eine schlechte Bildqualität. Das war die Motivation einer Studentin, eine spezielle Röntgen-Software zu entwickeln, um die Bilder dennoch diagnostisch nutzbar zu machen.

Hintergrund

Das konventionelle Röntgenbild des Thorax weist nach Angaben des Robert Koch-Institutes (RKI) bei 50–60 % der COVID-19-Erkrankten Veränderungen auf, die CT-Untersuchung der Lunge in circa 85 % der Fälle. Die CT sollte einem Artikel im Deutschen Ärzteblatt zufolge aber nicht zum Screening oder gar als Erstlinientest zur Diagnose von COVID-19 verwendet werden. Die wichtigsten Aufgaben der CT im Rahmen der COVID-19-Pandemie sind die Diagnose von pneumonieassoziierten Komplikationen sowie die Bewertung des initialen Krankheitsausmaßes und die Verlaufsbeurteilung unterstützend zur klinischen Einschätzung in schweren Fällen, heißt es in dem Beitrag weiter.

Nun gibt es aber Gegenden, in denen es ohnehin nur Röntgengeräte zur Bildgebung gibt. Hier könnte vielleicht künftig eine speziell entwickelte Software, die Röntgen-Aufnahmen automatisch analysiert, helfen.

„Mir ist es besonders wichtig mit meiner Arbeit etwas zu tun, was Menschen in ärmeren Ländern in dieser schwierigen Zeit von Nutzen sein kann.“

Lena Kopp, Studentin der Elektrotechnik am Campus Künzelsau der Hochschule Heilbronn , Reinhold-Würth-Hochschule.

Wie funktioniert diese Röntgen-Software?

Zur automatisierten Auswertung werden die konventionell produzierten Röntgen-Aufnahmen in einen Standard-PC eingelesen und mit einer speziellen mathematischen Operation der Kontrast erhöht. Das ist ein Vorteil bei qualitativ schlechten Aufnahmen, die beim Einsatz älterer Röntgenanlagen entstehen.

Die Software erstellt neben einem Falschfarbenbild, das die Auswertung vereinfachen kann, ein Binärbild, auf welchem sich bereits die Umrisse der Lunge, sowie Spuren von geschädigtem Gewebe erkennen lassen.

Ein Falschfarbenbild der Lunge, das die Auswertung vereinfachen kann. ©Hochschule Heilbronn

Durch einen weiteren Algorithmus werden die im Binärbild vorhandenen Kanten und Grenzen der einzelnen Bereiche ermittelt. Die Software kann durch weitere Berechnungen Flächen- und Symmetriebetrachtungen vollziehen und angeblich anhand dieser mit großer Wahrscheinlichkeit zwischen bakterieller- oder viraler Lungenentzündungen unterscheiden.

Wie kann die Röntgen-Software die Infektionsursache unterscheiden?

Eine Covid-19-Erkrankung zeigt meist milchglasartige Veränderungen in beiden Lungenflügeln. Liegt eine bakterielle Lungenentzündung vor, ist mehrheitlich nur ein Flügel der Lunge verändert. Eine gleichmäßige Ausbreitung über alle Bereiche der Lunge kann dabei also ein – wohlgemerkt unspezifischer – Hinweis auf eine Covid-19-Infektion sein.

Nun könnte man annehmen, dass diese Unterscheidung auf dem Röntgenbild doch für das geschulte Auge eines Arztes nicht so schwer sein kann. Dazu meint die Studentin:

„Da oft kein CT-Equipment zur Verfügung steht, konventionelles Röntgen jedoch inzwischen weit verbreitet ist, ist es aus meiner Sicht besonders sinnvoll die vorhandenen Möglichkeiten optimal zu nutzen und zur Unterstützung der Ärzte Röntgenbilder automatisiert auswerten zu können.“

Lena Kopp, Studentin der Elektrotechnik am Campus Künzelsau der Hochschule Heilbronn, Reinhold-Würth-Hochschule

Mein Fazit

Der primäre Test für die Diagnose von SARS-CoV-2 ist die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) aus dem Rachenraum oder gegebenenfalls der tiefen Atemwege nach Vorgabe des RKIs. Einem Artikel im Deutschen Ärzteblatt zufolge sind die wichtigsten Aufgaben der CT im Rahmen der COVID-19-Pandemie die Diagnose von pneumonieassoziierten Komplikationen sowie die Bewertung des initialen Krankheitsausmaßes und die Verlaufsbeurteilung unterstützend zur klinischen Einschätzung in schweren Fällen.

Bei der hier vorgestellten Software handelt es sich um das Ergebnis einer Studienarbeit. Hier soll also keinesfalls der Eindruck erweckt werden, dass bildgebende Verfahren wie Röntgen oder CT zur Erstdiagnose einer COVID-19-Erkrankung herangezogen werden sollen! In Ländern, in denen aber dann, wenn eine CT angezeigt wäre, diese Technik überhaupt nicht zur Verfügung steht, könnte die Röntgen-Software möglicherweise eine Unterstützung sein. Aber bevor sie zum Einsatz kommt, sind natürlich erst einmal klinische Studien erforderlich. Ob das geplant ist, und ob das Projekt überhaupt fortgesetzt wird, entzieht sich allerdings unserer Kenntnis. Wir bleiben gespannt.

 

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