Echtzeit-Panoramaansichten aus endoskopischen Bildern für die Zystoskopie

Einleitung: Die Zystoskopie dient der Untersuchung der Harnblase, um Veränderungen des Gewebes frühzeitig erkennen und ggf. behandeln zu können. Dazu wird die Blaseninnenwand mit starren oder flexiblen Zystoskopen abgefahren. Aufgrund des eingeschränkten Sichtfeldes durch das Endoskop („Schlüssellochblick“) ist es schwierig sicherzustellen, dass die Blaseninnenwand lückenfrei untersucht wurde.

Mit Bildverarbeitungsmethoden kann während der Untersuchung aus dem Bilddatenstrom des Endoskops eine Panoramaansicht erzeugt werden, die dem Arzt ein erweitertes Sichtfeld zur Verfügung stellt. Ist die Untersuchung abgeschlossen, sollte eine vollständige Panoramaansicht der Blase erzeugt worden sein – jede Lücke deutet auf eine unvollständige Untersuchung hin. Damit ergibt sich durch eine solche Panoramadarstellung eine Möglichkeit zur Dokumentation der Untersuchung.

Material und Methoden: Zur Erstellung der Panoramaansicht während der Untersuchung kommen Verfahren der Bildverarbeitung zum Einsatz. Diese sind in der Lage in Echtzeit, d.h. ohne größere Verzögerung, die Bilder der Endoskopkamera geometrisch korrekt aneinanderzusetzen und darzustellen. Zur Korrektur der optischen Deformation durch das Kameralinsensystem wird jedes Bild entzerrt. Danach werden charakteristische Merkmale wie z.B. Gefäßverzweigungen aus dem Bild extrahiert. Diese werden in Folgebildern gesucht, um Korrespondenzen herzustellen. Mithilfe dieser Punktkorrespondenzen wird die Transformation bestimmt, die das aktuelle Kamerabild an die korrekte Position (unter Berücksichtigung perspektivischer Verzerrungen) in das Panoramabild platziert. Das jüngste Bild wird stets zentral auf dem Bildschirm dargestellt, damit die aktuelle Sicht auf das Organ unverfälscht sichtbar ist und um den anatomischen Kontext erweitert wird. Das Verfahren wurde mit einem Blasenphantom und mit Aufzeichnungen aus der Urologie getestet (vgl. Abb. 1). Die weiße Umrandung markiert das aktuelle Kamerabild.

Schlussfolgerung: Es wurde an realen Bilddaten und Phantomdaten gezeigt, dass durch die Berechnung von Panoramaansichten das Blickfeld bei der Zystoskopie vergrößert wird. Damit ist eine visuelle Rückmeldung an den Arzt gegeben, um sicherzustellen, dass die Blaseninnenwand vollständig untersucht wurde. Im Vergleich zu früheren Arbeiten wurde die Handhabung verbessert und gezeigt, dass gleichermaßen Aufnahmen eines Phantoms und Patientendaten erfolgreich bearbeitet werden können.

Abb. 1: Panoramaansichten