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5  Diskussion

5.1 Relevanz der Aufgabe

Die Durchführung intraoperativer Schnellschnitt-Diagnostik ist ohne Zweifel medizinisch sinnvoll (Guski et al. 1998, Kayser at al. 1999). Es verfügen jedoch nach Aussagen des Berufsverbandes Deutscher Pathologen e.V. nur schätzungsweise jedes zehnte Krankenhaus in Deutschland über eine eigene Abteilung für Pathologie. Es sind besonders die kleineren Krankenhäuser welche die dazu notwendige medizinische Einrichtung und das Personal nicht zur Verfügung stellen können und sich deshalb einem größeren Institut anschließen müssen. Die neu etablierten und teilweise schon zertifizierten Brustzentren erfordern eine stärkere Zentralisation, weil ein derartiges Zentrum einen eigenen erfahrenen Pathologen benötigt. Dieser ist nicht nur für Mammakarzinom-Diagnostik zuständig, sondern auch in den regelmäßig stattfindenden Konferenzen des Brustzentrums involviert.

Die neuen technischen Entwicklungen im Rahmen der Telemedizin und speziell im Bereich Telepathologie eröffnen andererseits durch die vereinfachte Konsultationsmöglichkeit eines geografisch entfernten Pathologen neue Möglichkeiten. Die Frage, inwieweit derartige Technologien dabei helfen können, die Zusammenarbeit der operativen Fächer und der Pathologie zu verbessern, wird sowohl aus individueller Sicht der Pathologen als auch aus Sicht der Verantwortlichen in wissenschaftlichen Gesellschaften und Verbänden kontrovers diskutiert (Dietel at al. 2000 I).

Neben der grundsätzlichen Frage nach Eignung der Technik stellt sich die Frage nach dem Aufwand, der Schulung und der Vor- und Nachteilen eines Einsatzes der Telepathologie in der Schnellschnitt-Diagnostik.

5.2 Eignung von Material und Methoden

5.2.1 Fallauswahl

Kernpunkt der vorliegenden Arbeit war eine retrospektive Studie mit 124 Routinefällen aus der Schnellschnitt-Diagnostik. Bei den Präparaten handelte es sich ausschließlich um Brustgewebe. Die histologischen Präparate wurden in der gleichen Reihenfolge an allen drei telepathologischen Systemen erneut diagnostiziert.


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An der Studie waren vier erfahrene Pathologen beteiligt, die an der Charité regelmäßig die Schnellschnitt-Diagnostik durchführen. Die Fälle wurden ihnen randomisiert zugewiesen.

Wie bereits erwähnt, stammte das für die Studie verwendete Gewebe ausschließlich von Brustoperationen. Hierbei handelt es sich um das Gewebe, welches in der Regel den größten Anteil der Schnellschnitt-Fälle ausmacht. Für die tatsächliche Routine sind diese Fälle jedoch nicht repräsentativ. Vergleicht man jedoch die Ergebnisse mit Studien, die histologische Schnitte von unterschiedlichen Gewebearten miteinbeziehen, so kann man feststellen, dass sich die Ergebnisse nicht grundlegend von denen der vorliegenden Studie unterscheiden.

Winokurberichtet in einer prospektiven Studie mit unselektiertem Gewebe von einer Übereinstimmung der telepathologischen Ergebnisse mit der konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik von 95 Prozent (Winokur et al. 2000).

Wellnitz führte eine Metaanalyse verschiedener Studien durch. In den Studien wurden gemischte Gewebeproben verwendet. Auch hier wurde über eine endgültige Übereinstimmung zwischen 72 und 93% berichtet (Wellnitz et al. 2000).

5.2.2 Technik

Weltweit werden sehr verschiedene telepathologische Lösungen eingesetzt, die sich in ihrem technischen Aufbau z.T. erheblich unterscheiden.

Dies bedingt das erhebliche Abweichen von Ausstattung und Ablauf telepathologischer Studien bezüglich des verwendeten Materials und der Methodik. Ein Vergleich ist dadurch nur schwer durchführbar.

In der vorliegenden Studie bestand jedoch die Möglichkeit verschiedene technische und diagnostische Lösungen mit gleichem Material unter den gleichen Bedingungen zu testen.

Alle Systeme werden seit Jahren an der Charité in der Routine genutzt, wobei das TPS- und ATM-System im Schnellschnitt zum Einsatz kommen, das TELEMIC mehr für zweite Meinung in internationalem Austausch.

Schon zu Beginn der Studie war vorauszusehen, dass das TELEMIC-System nur bedingt für die Schnellschnitt-Diagnostik in Frage kommt. Das TELEMIC ist jedoch ein einfach zu bedienendes System, welches außer einem vorhandenen Internetzugang, [Seite 59↓]kaum Forderungen an das Klienten-System stellt. Hier war von Interesse zu analysieren, was genau das System für die Routine untauglich macht und ob dies unüberwindbare Hindernisse sind oder Faktoren, die in Zukunft veränderbar sind.

5.2.3 Methodik

Die drei Telepathologie-Systeme wurden anhand des gleichen histologischen Materials, bei gleicher Vorgehensweise, unter Einbeziehung der gleichen Pathologen untersucht. Den Pathologen stand neben dem Schnitt die jeweilige Begleitschein zur Verfügung, die abschließende Dokumentation war immer gleich.

Hier liegt ein entscheidender Vorteil dieser Studie gegenüber anderen Studien, bei welchen lediglich ein Telepathologie-System dem konventionellen Schnellschnitt gegenübergestellt wird.

Durch die einheitliche Vorgehensweise können auftretende Fehler besser zuordnet werden, d.h. es ist möglich, eine Aussage darüber zu machen, ob ein Fehler aufgrund des Telepathologie-Systems oder aufgrund anderer Ursachen entstanden ist.

5.3 Diskussion der Ergebnisse

5.3.1 Qualität der Diagnose

Zunächst wurde die Diagnose mit den unterschiedlichen Systemen ermittelt und verglichen. Die Qualität eines Systems zeigt sich anhand der Übereinstimmung mit der endgültigen Diagnose im Paraffinschnitt sowie an der Anzahl der falsch-positiven, falsch-negativen und rückgewiesenen Fälle.

Laut Weinstein et al. sollten in der Schnellschnittdiagnostik keine falsch positiven, weniger als 5 Prozent falsch negative und zurückgewiesene Diagnose auftreten (Weinstein et al. 1992).

Speziell für die Brustchirurgie berichten Guski et al. über eine Treffsicherheit von 97% (Guski et al. 1998). Bei Bianchi et al. wird eine Treffsicherheit von 95,8 Prozent angegeben (Bianchi et al. 1995).

In der Metaanalyse von Wellnitz et al. wird die Treffsicherheit des konventionellen Schnellschnittes zwischen 88-98 Prozent angegeben (Wellnitz et al. 2000 II).


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In anderen Veröffentlichungen lassen sich für den konventionellen Schnellschnitt durchschnittliche Fehlerraten von 1-6 Prozent finden (Dankawa et al. 1985, Rogers et al. 1987, Sawady et al. 1988).

Für die vorliegende Studie wurden archivierte Schnellschnitte aus dem Jahr 1999 herangezogen. Die Übereinstimmung dieser Schnellschnitte entsprach der in der Literatur angegebenen Fehlerraten.

Tabelle 21: Ergebnisse des Vergleichs von konservativem Schnellschnitt und Paraffinschnitt

Konservativer Schnellschnitt versus Paraffinschnitt

Übereinstimmung

94,4%

falsch-positive Fälle

0%

falsch-negative Fälle

2,4%

Rückweisungen

4%

Ein telepathologisches Verfahren muss annähernd die gleiche Qualität wie die konventionelle Schnellschnitt-Diagnostik haben um für die Schnellschnitt-Diagnostik eingesetzt werden zu können (Wellnitz et al. 2000 II).

Auch im „Arbeitspapier zur Telepathologie“ (Berufsverband Deutscher Pathologen e.V., Version 2., Stand 8.5.2000) wird in der Einleitung gefordert, dass sich die Telepathologie qualitativ am „Goldstandard“ der konventionellen Mikroskopie orientieren muss.

Das TPS-System und das ATM-System erreichten in der Studie die gleichen qualitativen Ergebnisse.

Tabelle 22: Ergebnisse des Vergleichs der TPS -und ATM-Systeme mit dem Paraffinschnitt

TPS- und ATM-System versus Paraffinschnitt

Übereinstimmung

94,4%

falsch-positive Fälle

0%

falsch-negative Fälle

2,4%

Rückweisungen

3,2%

Folglich sind diese Systeme gegenüber dem konservativen Schnellschnitt als qualitativ gleichwertig anzusehen.

Ähnliche Übereinstimmungen mit der endgültigen Diagnose lassen sich auch in der Literatur finden. So berichtet Baak et al. über eine retrospektive Studie mit ähnlicher [Seite 61↓]Fallzahl und mit einem großen Anteil (38%) an Mamma-Schnellschnitten, die über eine ISDN Verbindungen diagnostiziert wurden, von einer Treffsicherheit von 93,8 Prozent (Baak et al. 2000).

Winokur berichtet in einer prospektiven Studie über eine Übereinstimmung der Diagnosen des TP-Systems im Vergleich zum konventionellen Schnellschnitt bei den malignen Fällen in 97 Prozent, bei den benignen in 96 Prozent (Winokur et al. 2000).

Ganz andere qualitative Ergebnisse traten beim TELEMIC auf. Die Übereinstimmung der Diagnosen mit dem Paraffinschnitt betrugen nur 54,8 Prozent. Dieses schlechte Ergebnis entstand aufgrund der hohen Anzahl an Zurückweisungen (45,2 Prozent). Alle gestellten Diagnosen stimmten jedoch mit der endgültigen Diagnose überein, d.h. es traten keine falsch-positiven oder falsch-negativen Ergebnisse auf. Die Qualität dieses Verfahrens erreichte somit nicht die Qualität des konventionellen Schnellschnitts.

Eine mit den TELEMIC vergleichbare Studie aus Österreich von Moser et al. erbrachte ebenfalls schlechte Ergebnisse in Bezug auf die Rückweisungen. Hier wurden mittels eines ferngesteuerten Mikroskops via Internet Schnellschnitt-Diagnosen retrospektiv diagnostiziert. In 20 Prozent der Fälle konnte keine Diagnose gestellt werden, die übrigen Diagnosen stimmten jedoch mit der am Paraffinschnitt gestellten Diagnose überein (Moser et al. 2000).

5.3.1.1 Fehleranalyse

Betrachtet man nun die Systeme untereinander, so fällt auf, dass bei keinem der TP-Verfahren falsch-positive Diagnosen auftraten. Auch in den meisten telepathologischen Studien fanden sich solche Ergebnisse (Baak et al. 2000, Moser et al. 2000, Winokur et al.2000, Wellnitz et al. 2000 I).

Auffällig waren die Ergebnisse bei den falsch-negativen Diagnosen.

Tabelle 23: Falsch-negative Ergebnisse

Fall Nummer

Diagnose im

Paraffinschnitt

ATM

Diagnose

TPS

Diagnose

konvent. Schnellschnitt-Diagnose

Begründung

81

Invasives ductales Mammakarzinom

Kein Karzinom

Fibrozyst. Mastopathie

Mastopathie mit Epithel-hyperplasie

kein adäquater Zuschnitt

96

Invasives ductales Mammakarzinom

Fibrose

Fibrose

Fibrose

kein adäquater Zuschnitt

98

DCIS

Mastopathie

tumorfreies

tumorfreies Gewebe

kein adäquater Zuschnitt


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Hier zeigte sich, dass in drei Fällen sowohl im konventionellen, als auch im TPS- und ATM-System eine falsch-negative Diagnose gestellt wurde. In der abschließenden vom Pathologen durchgeführten Dokumentation wurde jeweils ein nicht adäquater Zuschnitt angegeben. Im TELEMIC-System erfolgte eine Rückweisung dieser Fälle.

Diese drei Fehldiagnosen können somit nicht der Methode der Telepathologie zur Last gelegt werden, ihre Ursache liegt vielmehr schon beim Zuschnitt, es ist anzunehmen, dass die malignen Veränderungen in diesen Schnitten nicht getroffen wurden.

5.3.1.2 Fehleranalyse der Rückweisungen

In der konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik kam es zu 5 Rückweisungen, im TPS- und ATM-System zu jeweils 4 Rückweisungen und im TELEMIC-System zu 56 Rückweisungen. Betrachtet man nun die einzelnen Fälle, so zeigt sich folgendes Ergebnis:

Drei Fälle wurden in der konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik rückgewiesen, jedoch zum Teil ein richtiger Verdacht geäußert (Fall Nr. 21, 30, 41).

Es handelt sich hier um zwei maligne Befunde (Fall Nr. 21: ein invasives ductalel Mammakarzinom, Fall Nr. 41: ein adenoid-zystisches Karzinom) und um einen benignen Befund (Fall Nr. 30: eine ältere Fettgewebsnekrose), hier lag jedoch in der Anamnese eine maligne Brusterkrankung vor.

In der telepathologischen Systemen wurden diese Fälle korrekt erkannt.

In der konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik steht der Pathologe unter Zeitdruck, unabhängig davon darf keine Karzinomdiagnose gestellt werden, wenn daran auch nur der geringstem Zweifel besteht (in dubio pro reo). In diesen Fällen kann allenfalls eine Verdachtsdiagnose gestellt werden. Es muss stets darauf hingewiesen werden, dass die definitive histologische Diagnose am Paraffinschnitt erfolgt.


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Tabelle 24: Rückweisung mit Verdachtsäußerung nur durch die konventionelle Schnellschnitt-Diagnostik

Diagnose im Paraffinschnitt

konvent. Schnellschnitt-Diagnose

21
Invasives ductales Mammakarzinom

V.a. Karzinom

30
ältere Fettgewebsnekrose

V.a. Karzinom

41
Adenoid-zystisches Karzinom

V.a. adenoid-zystisches Karzinom

Auch in den TP-Systemen wurden jeweils drei Fälle rückgewiesen (ATM Fall Nr.: 63, 85, 116. TPS Nr.: 36, 102, 122). Hier handelte es sich um maligne Befunde, bei dem immer der richtige Verdacht geäußert wurde. Genau wie beim konventionellen Mikroskopieren entscheidet sich der Pathologe hier bei der geringsten Unsicherheit für ein Abwarten des Parafinschnittes, da eine fehlerhafte falsch-positive Diagnose weitreichendere Folgen hätte als eine Rückweisung.

Tabelle 25: Rückgewiesene Fälle durch jeweils ein Telepathologiesystem

Fall Nummer

Diagnose im Paraffinschnitt

ATM Diagnose

TPS Diagnose

Begründung

63

Invasives ductales Mammakarzinom

keine Diagnose möglich

 

fehlerhafte Präparation
mangelnde Übersicht

85

Invasives ductales Mammakarzinom

keine Diagnose
V.a. Karzinom

 

fehlerhafte Präparation
mangelnde Übersicht
schlechte Bildqualität

116

Invasives Karzinom überw. Lobulär

keine Diagnose
V.a. Karzinom

 

fehlerhafte Präparation
mangelnde Übersicht
schlechte Bildqualität

36

Invasiver Tumor im medialen Nachresektat + DCIS

 

keine Diagnose
V.a. Karzinom

fehlerhafte Präparation
schlechte Bildqualität

102

IDC mäßig differenziert mit invasivem Anteil

 

keine Diagnose
V.a. Karzinom

schlechte Bildqualität
Schwierigkeit des Falles

122

Cystosarcoma Phylloides

 

keine Diagnose
V.a. malignen phylloiden Tumor

fehlerhafte Präparation
schlechte Bildqualität

In zwei weiteren Fällen, in denen es zu einer richtigen Diagnose in einem TP-System kam, wurden die Diagnosen im konventionellen Schnellschnitt und dem anderen TP-System zwar zurückgewiesen, jedoch ein Verdacht geäußert.


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Tabelle 26: Rückweisungen mit Verdachtsäußerung (Fall 68 und 114)

Fall Nummer

Diagnose im Paraffinschnitt

ATM

Diagnose

TPS

Diagnose

konvent. Schnellschnitt-Diagnose

Begründung

68

Invasives lobuläres Mammakarzinom

Invasives lobuläres Mammakarzinom

V.a. Invasives lobuläres Mammakarzinom, Paraffin abwarten

tumorsuspekt, Paraffin abwarten

fehlender Sinneseindruck

fehlerhafte Präparation, hoher

Schwierigkeitsgrad des Falles

114

Fibrozystische Mastopathie

V.a. Karzinom, Paraffin abwarten

Fibrozystische Mastopathie

V.a. DCIS, Paraffin abwarten

fehlerhafte Präparation, hoher

Schwierigkeitsgrad des Falles

Bei Fall 68 handelte es sich um invasives lobuläres Karzinom. Beim konventionellen Schnellschnitt und TPS-Schnellschnitt wurde jeweils der Verdacht eines Karzinoms gestellt.

Bei Fall 114 handelte es sich um eine fibrozystische Mastopathie. Im konventionellen Schnellschnitt und beim ATM-Schnellschnitt bestand jeweils der Verdacht eines Karzinoms.

Diese Fälle sind schwer oder oft gar nicht im Schnellschnitt zu klären. Häufig kommt es erst im Paraffinschnitt zur Diagnose (Guski et al. 1998).

Auch in den telepathologischen Studien von Wellnitz und Fujita kommt man bei der Fehleranalyse zu diesen Ergebnissen. Es handelt sich häufig um Fälle, welche auch im konventionellen Schnellschnitt kompliziert sind (Fujita et al. 1995, Wellnitz et al. 2000).

Zusammengefasst gilt: Sowohl im TPS-System und ATM-System als auch im konventionellen Verfahren treten Rückweisungen der Diagnosen auf. Meist handelt es sich im Paraffinschnitt um maligne Befunde, die in der Schnellschnittsituation nicht ganz sicher zu klären sind, wenngleich Malignitäts-Verdacht besteht. Um hier eine falsch-positive Diagnose zu vermeiden, wird die Diagnose nicht gestellt.

Während beim TPS-System und ATM-System jeweils bei 4 Fällen (3,2%) die Diagnose nicht erstellt werden konnte, waren es beim TELEMIC-System 56 (45,2%).

Als Begründungen für die Rückweisungen wurden beim TPS und ATM-System vor allem mangelnde Bildqualität, fehlerhafte Präparation bzw. der hohe Schwierigkeitsgrad des Falles angegeben.


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Beim TELEMIC-System wurden alle 56 Fälle mit der Begründung einer fehlenden Übersicht und damit ungenügender Orientierungsmöglichkeiten im histologischen Schnitt angegeben.

Aufgrund dieser hohen Zurückweisungsrate ist das TELEMIC-System in der Ausstattung, die für diese Studie vorhanden war, den anderen Systemen weit unterlegen.

Das TPS-System und das ATM-System sind qualitativ als vergleichbare Alternativen zum konventionellen Schnellschnitt anzusehen.

5.3.2 Geschwindigkeit der Verfahren

Neben der Qualität spielt vor allem die Geschwindigkeit bei der Schnellschnitt-Diagnostik eine entscheidende Rolle.

5 Minuten reine Mikroskopierzeit sollten ausreichen, um die Diagnose zu stellen (Weinstein et al. 1992).

Die TP-Systeme erreichten im Durchschnitt Zeiten von 6,2 (TPS), 3,2 (ATM) und 4,1 Minuten (TELEMIC). Die maximalen Zeiten lagen jedoch bei allen Verfahren zwischen 10 bis 14 Minuten. In der Vorauswertung der ersten Fälle einer prospektiven Studie an der Charité wurden längere Durchschnittszeiten benötigt: 8 Minuten durchschnittliche Mikroskopierzeit, maximale Mikroskopierzeit 30 Minuten, minimale Mikroskopierzeit 3,5 Minuten (Hufnagl et al 2003).

Betrachtet man die einzelnen Systeme, so zeigt sich, dass beim TPS-System die längsten Diagnosezeiten pro Fall benötigt wurden. Hier ist dieses System dem konventionellen Schnellschnitt vor Ort unterlegen. Müsste das Schnellschnitt-Material jedoch per Kurier zur Diagnostik versandt werden, so wäre die Transportzeit der Diagnosezeit hinzuzufügen. Die Zeit bis zur Diagnosestellung würde sich dann erheblich verlängern (Hufnagl et al. 1999).

Das TPS-System ist somit dann der konventionellen Schellschnitt-Diagnostik überlegen oder gleichwertig, wenn das Material in ein Institut für Pathologie transportiert werden muss.

Mit dem ATM-System wurden durchschnittliche Diagnosezeiten erreicht, die dem konventionellen Schnellschnitt gleichen. Schon bei geringen Transportzeiten z.B. [Seite 66↓]innerhalb eines Krankenhauses, ist es damit dem konventionellen Schnellschnitt zeitlich überlegen.

Auch die Diagnosezeiten beim TELEMIC-Verfahren reichten in der vorliegenden Studie für eine Schnellschnitt-Diagnostik aus. Die diagnostizierenden Pathologen gaben hierbei an, dass sie entweder sehr schnell die Diagnose festlegen konnten, oder aber durch die fehlende Orientierung im Bild rasch eine Diagnose zurückwiesen. Hier kommt jedoch noch das Problem hinzu, dass bei einer Verbindung via öffentlich zugänglichem Netz (Intranet, Ethernet, Internet) bei Überlastung desselben ein Verbindungsaufbau und die Übertragung erheblich längere Zeiten beanspruchen kann, bzw. es zu keiner Verbindung kommen kann. Die Übertragungszeiten sind von der Netzbelastung abhängig, dies ist in der Routine-Schnellschnitt-Diagnostik nicht vertretbar.

Unter Routinebedingungen ist zu erwarten, dass noch weitere Faktoren die Diagnosezeit beeinflussen:

  1. In einer retrospektiven Studie stehen die Pathologen nicht unter dem Druck einer realen Schnellschnitt-Situation. Die Diagnosezeiten über eine telepathologische Verbindung könnten sich in der Routine verlängern, möglicherweise auch die Zahl der nicht diagnostizierbaren Fälle. (Wellnitz et al. 2000)
  2. In vielen Studien wird eine deutliche Abnahme der telepathologischen Diagnosezeit bei längerer Anwendung beschrieben, so dass diese Probleme evtl. nur in der Anfangsphase des telepathologischen Schnellschnittes auftreten und sich mit zunehmender Routine der Pathologen im Umgang mit dem Telepathologiesystem wieder reduzieren (Howanitz et al. 1990, Dunn et al. 1999, Baak et al. 2000).
  3. Ein zusätzlicher Zeitverlust könnte auch durch einen länger dauernden Zuschnitt entstehen. In einer prospektiven Studie an der Charité zeigte sich, dass ein vom Chirurg durchgeführter Zuschnitt unter telepathologischer Überwachung durch einen Pathologen deutlich länger dauerte als der konventionelle Zuschnitt durch einen Pathologen, nämlich durchschnittlich 8 anstatt 5 Minuten (Hufnagl et al 2003).

Die hier zusätzlich benötigte Zeit kann in dieser retrospektiven Studie nicht ermittelt werden, da die Schnitte bereits vorgefertigt waren. Es ist jedoch auch hier anzunehmen, dass sich bei zunehmender Routine eines telepathologischen Systems die Zuschnittzeiten verkürzen.


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5.3.3  Praktikabilität:

Drittes Kriterium für ein Schnellschnitt-Verfahren ist neben der Qualität und der Zeit die Praktikabilität. Die Praktikabilität eines Verfahrens zeigt sich einerseits daran, wie leicht ein System bedient und erlernt und andererseits wie es in den Arbeitsablauf des Schnellschnittes integriert werden kann.

Zunächst gibt es verschiedene technische Ausstattungen, die ein TP-System praktikabel, bzw. anwenderfreundlich machen.

Mikroskopfernsteuerung:

Zwei der drei in der Studie verwendeten TP-Systeme waren mit einem ferngesteuerten Mikroskop ausgestattet. Mit der Möglichkeit, das Mikroskop selbst zu steuern, kann der diagnostizierende Pathologe ohne Fremdhilfe die Abschnitte im Präparat, die er betrachten möchte, selbst wählen. Diese Vorgehensweise ist dem Pathologen zunächst vertrauter, da er auch beim konventionellen Mikroskopieren die Ausschnitte und Vergrößerungen selbst auswählt und einstellt. Ohne Fernsteuerung muss er eine weitere Person am Ort des Mikroskops anweisen, die jeweiligen Einstellungen vorzunehmen.

Die Notwendigkeit eines fernsteuerbaren Mikroskops hängt von der weiteren Ausstattung eines TP-Verfahrens ab. Wichtig ist hierbei v.a. die Übertragungsgeschwindigkeit der jeweiligen Verbindung. Ist diese hoch, wie es beim ATM-System der Fall ist, kann eine Live-Videoverbindung hergestellt werden, die in Echtzeit die Bilder vom Mikroskop überträgt. Zudem wird synchron die Sprache übertragen. Hier ist eine Fernsteuerung nicht zwingend notwendig.

Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass das ATM-System in der Qualität der Diagnostik nicht schlechter als das konventionelle Verfahren, oder die anderen TP-Systeme war. In weiterführenden Studien wurde das ATM-System auch mit Fernsteuerung getestet. Hierbei wurde deutlich, dass die nun mögliche Arbeitsweise des Pathologen dem des konventionellen Diagnostizierens näher kommt und somit angenehmer ist. Anweisungen über Mikrophon zu erteilen war zunächst ungewohnt, hatte jedoch keine Auswirkung auf die Qualität der Diagnostik. Es wird jedoch immer eine weitere Person für die Bedienung des Mikroskops benötigt.

Das TPS-System ist mit einem ferngesteuerten Mikroskop ausgestattet. Dies ist hilfreich, da die Übertragung zum Teil asynchron erfolgt und einer geringen zeitlichen [Seite 68↓]Verzögerung unterliegt. Durch die Fernsteuerung kann der Pathologe die Ausschnitte selbst auswählen. Bei diesem Verfahren ist die Fernsteuerung auch deshalb sinnvoll, weil so der Pathologe anhand eines Übersichtsbildes immer sehen kann in welchem Abschnitt des Präparates er sich befindet. Bei höherer Bandbreite, die z.B. über mehrere ISDN Verbindungen zu erreichen ist, könnte man auf eine Fernsteuerung verzichten. Dann wird jedoch wieder eine weitere Person benötigt, die das Mikroskop nach Anweisung bedient.

Auch das TELEMIC-System verfügt über ein ferngesteuertes Mikroskop. In diesem Fall ist es jedoch für den Pathologen schwierig die Übersicht darüber zu behalten, in welchem Abschnitt des Präparates er sich befindet, da die Bilder statisch übertragen werden, einer zeitlichen Verzögerung unterliegen und er nur einen kleinen Ausschnitt der Momentanaufnahme zur Orientierung im Präparat sieht.

Zusammenfassend gilt: Die Fernsteuerbarkeit eines Mikroskops allein ist kein zwingendes Kriterium, um Schnellschnitt-Diagnostik per Telepathologie durchführen zu können. Bei ausreichender Übertragungsgeschwindigkeit, die eine Echtzeitverbindung ermöglicht, kann auf eine Fernsteuerung verzichtet werden. Es wird dann jedoch eine weitere Person am Mikroskop benötigt. Bei langsameren Übertragungszeiten ist eine Fernsteuerung notwendig, jedoch nur im Zusammenhang mit einem Übersichtsbild wirklich effektiv nutzbar.

Übersichtsbild:

Das Übersichtsbild ist eine wichtige Funktion, um telepathologische Schnellschnitt-Diagnostik durchführen zu können. Der Pathologe muss zu jedem Zeitpunkt der Diagnostik wissen, in welchem Abschnitt des Präparates er sich befindet. Nur dann kann er sicher sein, dass er alle Abschnitte gesehen und somit keine Gewebsveränderung übersehen hat.

Diese Lösung bietet das TPS-System. Durch das zuvor komplett eingescannte Präparat ist der Pathologe jederzeit in der Lage, sich im Bild zu orientieren.

Auf ein Übersichtsbild kann, wie auch bei der Fernsteuerung, nur dann verzichtet werden, wenn die Übertragung, wie beim ATM-System, live und in Echtzeit erfolgt. Hier entsteht, wie oben schon bei der Fernsteuerung beschrieben eine Bildabfolge, die dem des konventionellen Mikroskopierens gleicht. Das Präparat kann, wie beim konventionellen Mikroskopieren auch, in einer kleinen Vergrößerung durchmustert [Seite 69↓]werden. Der Pathologe verschafft sich einen schnellen Überblick und sucht sich die für ihn suspekten Stellen aus.

Besitzt ein System keine Möglichkeit, ein Übersichtsbild zu erstellen und hat es zudem eine statische Übertragung, wie es beim TELEMIC der Fall ist, so ist es nicht für den Routine-Schnellschnitt geeignet, da der Pathologe nie sicher sein kann, dass er alle relevanten Areale gesehen hat.

In der Literatur lassen sich einige Artikel finden, die sich mit dem Vor- und Nachteilen von statischen, dynamischen und kombinierten Systemen auseinandersetzen (Leong et al. 1999, Zhou et al. 2000, Wellnitz et al. 2000 II, Ackerman et al. 2002).

Hierbei ist zu beachten, dass in der amerikanischen Literatur bei der Bezeichnung „dynamisch“ ein fernsteuerbares Mikroskop eingeschlossen ist (Weinstein 1996).

Häufig findet man hierbei die Aussage, dass nur die dynamischen Systeme (synchchrone Verfahren) für die Schnellschnitt-Diagnostik einsetzbar sind

(Wellnitz et al. 2000).Die Ergebnisse dieser Studie zeigen jedoch, dass auch asynchrone, statische Systeme und gemischte Systeme in der Schnellschnitt-Diagnostik nutzbar sind.

Das Übersichtsbild ist in der telepathologischen Schnellschnitt-Diagnostik zwar nicht zwingend notwendig, aber wünschenswert, weil der entfernte Pathologe schon in der Übersicht suspekte Gewebeveränderungen erkennt. Wichtig ist, dass der Pathologe das gesamte Präparat durchmustern kann. Bei langsamer Übertragungsrate und statischen Bildern kann auf keinen Fall auf das Übersichtsbild verzichtet werden. Bei hoher Übertragungsgeschwindigkeit kann das Präparat jedoch wie beim konventionellen Mikroskopieren durchgemustert werden.

Übertragungsart:

In den von uns getesteten Verfahren hatten wir drei verschiedene Übertragungsarten.

1. TPS System

2. ATM System

3. TELEMIC System

synchrone und asynchrone Übertragung

rein synchrone Übertragung

rein asynchrone Übertragung

Die ersten beiden Systeme waren für den Schnellschnitt geeignet, das TELEMIC-Sytem jedoch nicht. Die Ursache hierfür ist jedoch nicht in der Übertragungsart zu sehen. Beim [Seite 70↓]TPS-System wurde z.B. häufig die asynchrone Übertragungsart von den Pathologen bevorzugt, da diese eine höhere Bildqualität bereitstellt. Hier stand jedoch wie oben beschrieben immer ein Übersichtsbild und zudem eine schnelle Übertragungsgeschwindigkeit zur Verfügung. Eine synchrone Übertragung wurde in vielen Fällen nicht angewandt, da die Bildqualität dann reduziert war (asynchrone Übertragung 762x508 Pixel, synchrone Übertragung 352x288 Pixel).

Die Ergebnisse unterscheiden sich jedoch nicht von denen des ATM-Systems mit live-video-Verbindung in PAL-Qualität (768x576 Pixel) oder der konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik.

Schnellschnitt-Diagnostik lässt sich mit synchroner, asynchroner und gemischter Übertragung durchführen. Auch hier ist die Übertragungsrate wichtig. Bei sehr hoher Übertragungsrate können synchrone Bilder in guter Qualität übertragen werden, bei mittlerer Übertragungsrate werden die asynchronen Bilder aufgrund ihrer höheren Bildauflösung bevorzugt.

Datensicherung:

Beim konventionellen Schnellschnitt schneidet der Pathologe das Präparat selbst zu. Dies ist bei der telepathologischen Schnellschnitt-Diagnostik nicht möglich, der Pathologe sieht die histologischen Bilder auf dem Monitor.

Findet der Schnellschnitt innerhalb einer Einrichtung (z.B. Schnellschnittlabor des Instituts für Pathologie der Charité) statt, so kann die Telediagnostik auch ohne Datensicherung erfolgen. Wird der Schnellschnitt jedoch zwischen zwei selbstständigen Einrichtungen durchgeführt, so ist es aus juristischen Gründen unverzichtbar, dass der diagnostische Weg zu jedem Zeitpunkt nachvollziehbar bleibt. Der Pathologe muss zumindest in der Lage sein, die Ausschnitte, die zu seiner endgültigen Diagnose geführt haben, zu dokumentieren. Die gespeicherten Bilder müssen dem Patienten immer zugeordnet werden können. Daten, die so gespeichert wurden, dürfen im nachhinein nicht mehr abänderbar sein (Agbamu et al. 1997, Strauss et al. 1999).

TP-Systeme benötigen unter „Routinebedingungen“ im Austausch mit anderen Einrichtungen eine Möglichkeit der unabänderbaren Datenspeicherung und Archivierung. Dies war nur beim TPS-System möglich, welches über eine Datenbank verfügt, hier besteht auch die Möglichkeit, aufgenommene Bilder mit Markierungen zu versehen, um wichtige Abschnitte des Präparates hervorzuheben.


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Das TPS-System bietet zusätzlich die Möglichkeit vor Ort, den Zuschnitt über Monitor zu überwachen und Anweisungen zu geben.

In der vorliegenden Studie kam diese Funktion nicht zum Einsatz, da die histologischen Präparate retrospektiv beurteilt wurden.

Das ATM-System hatte in der in der Studie genutzten Konfiguration keine Möglichkeit zur Datenspeicherung. Beim TELEMIC-System konnten die Daten in den frei zugänglichen Dateien auf dem PC gespeichert werden, was für eine Routineeinsatz nicht ausreichend und nicht sicher genug ist.

Bei Verbindungen innerhalb einer Einrichtung ist Datensicherung nicht erforderlich. Bei Verbindungen zwischen juristisch unabhängigen (selbstständigen) Instituten müssen die Daten gespeichert und gesichert werden.

Erlernbarkeit und Handhabung der Telepathologiesysteme:

Ein weiteres Kriterium für die Praktikabilität eines TP-Verfahrens ist die suffiziente Integration in den alltäglichen Arbeitsablauf einer Pathologischen Abteilung.

Die Pathologen wurden hierzu nach ihren Eindrücken hinsichtlich der Erlernbarkeit eines Systems, den Einfluss auf die gewohnten Arbeitsabläufe im Vergleich zu konventionellen Schnellschnitt-Diagnostik und den Eindruck das gesamte Gewebe sicher beurteilen zu können, befragt.

Alle Systeme konnten in relativ rascher Zeit erlernt werden. Dabei spielte es keine Rolle, ob der Pathologe viel oder wenig Kenntnis im Umgang mit Computersystemen hatte. Diese Erfahrung machte auch Wellnitz et al. (Wellnitz et al. 2000 b)

Die längste Einarbeitungszeit war beim TPS-System nötig.

Das System ist von allen das aufwändigste in der Handhabung, da es mit vielen Funktionen (ferngesteuertes Mikroskop, Makroskop, Wechsel zwischen synchronem und asynchronem Modus etc.) ausgestattet ist. Das ganze Präparat wird zunächst eingescannt. Dadurch erscheint ein Übersichtsbild auf dem Bildschirm. Der Pathologe kann sich dort Regionen aussuchen und Ausschnitte vergrößern. Diese Arbeitsweise unterscheidet sich stark vom konventionellen Mikroskopieren und erfordert einige Zeit der Eingewöhnung.

Das ATM-System war sehr rasch zu erlernen, v.a. da der Pathologe keine Funktionen betätigen musste. Seine über Mikrofon übertragenen Anweisungen werden durch einen [Seite 72↓]Assistenten ausgeführt. Der Pathologe kann sich durch die schnelle Bildübertragung einen guten Überblick über das Präparat in niedriger Vergrößerung verschaffen (auch

beim konventionellen Mikroskopieren hat der Pathologe oft, je nach Größe der Gewebeprobe, kein Übersichtsbild vor sich. Er verschafft sich dann eine Übersicht, indem er das Präparat in niedriger Vergrößerung durchmustert).

Die Geschwindigkeit gleicht dabei dem des konventionellen Mikroskopierens.

Die Pathologen beurteilten die Arbeitsweise mit diesem Verfahren als sehr gut.

Das TELEMIC-System ist ebenfalls schnell zu erlernen. Durch die mangelnde Übersicht im histologischen Schnitt verliert der diagnostizierende Pathologe jedoch sehr leicht die Orientierung. Dies führte dazu, das dieses Verfahren als sehr mangelhaft beurteilt wurde.

5.3.4 Aufwand und Kosten der Telepathologiesysteme

Die Kosten im Gesundheitswesen steigen zunehmend, gleichzeitig steigt der Druck für die Krankenhäuser, Kosten einzusparen. Deshalb ist es auch wichtig die TP-Systeme hinsichtlich ihres Aufwands und ihrer Kosten einzuschätzen.

Um eine Aufwands- und Kosteneinschätzung für den Einsatz telepathologischer Systeme durchzuführen, muss zwischen zwei verschiedenen Kostenarten unterschieden werden:

Zudem muss man berücksichtigen, ob ein System innerhalb einer Einrichtung oder zwischen zwei eigenständigen Einrichtungen aufgebaut werden soll und ob es bereits Übertragungsmöglichkeiten gibt, die mitbenutzt werden können (wie z.B. in der vorliegenden Arbeit das ATM-Backbone der Charité).


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Tabelle 27: Anschaffungskosten für die TP-Systeme

Abteilung

TPS

ATM

TELEMIC

Schnellschnittlabor

46000 €

39500 €

43000 €

Pathologisches Institut mit telepathologischem Arbeitsplatz

3000 €

500 €

3000 €

gemeinsame Kosten

 

8500 €

 

Summe

49000 €

48500 €

46000 €

Das TPS-System hat in der hier verwendeten Ausführung den höchsten Kostenaufwand was die Ausstattung betrifft. Hier sind jedoch alle Zusatzmöglichkeiten, wie Speichermöglichkeit und Archivierung in einer Datenbank und Fernsteuerung schon inbegriffen. Dieses System ist aufgrund dieser Zusatzausstattung besonders für die Verbindung zwischen zwei eigenständigen Einrichtungen sinnvoll, womit die Kosten auch auf die beiden Einrichtungen verteilt werden. Das Krankenhaus in welchem der Schnellschnitt angefertigt wird, benötigt, neben den Kosten für ein Schnellschnittlabor, für die Einrichtung eines telepathologischen Schnellschnittlabors ca. 43000 €. Das PathologischeInstitut benötigt nur 3000 €.

Die Datenübertragung könnte über 2 ISDN Verbindungen laufen, was relativ kostengünstig ist.

Das ATM-System ist in seiner Grundausstattung v.a. ohne Mikroskopfernsteuerung mit geringen Kosten verbunden. Die relativ hohen Kosten beim Zusammenrechnen der Ausstattung an der Charité entstanden dadurch, dass die bereits vorhandenen, teuren Mikroskope und Kameras zum Einsatz kamen.

Beim ATM-System würden auch einfachere Mikroskope und Kameras ausreichen. Die Kosten lägen dann ca. 20000 € niedriger.

Dieses Telepathologie-System kann jedoch nur genutzt werden wenn, wie es in der Charité der Fall ist, bereits ein Breitband-Netz für eine solche Datenübertragung vorhanden ist. Sonst übersteigen die Aufwandskosten jeglichen Nutzen dieses Systems.

Das TELEMIC wurde bewusst als eine kostengünstige Alternative in der Telepathologie entworfen (Wolf et al. 1998, Petersen et al. 2000).


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Auch hier entstanden die hohen Kosten durch die, an der Charité bereits vorhandene teure Ausstattung, einfache Mikroskope und Kameras könnten ebenfalls zum Einsatz kommen.

Auch hier könnten dann ca. 20000 € eingespart werden.

In seiner derzeitigen Ausführung kommt dieses System jedoch aus oben genannten Gründen für die Schnellschnitt-Diagnostik nicht in Frage. Für andere Gebiete der Telepathologie (Zweite Meinung, Lehre, Qualitätssicherung) ist es aufgrund der niedrigen Anschaffungskosten (PC, Internetzugang, Browser, Videokamera, Framegrabber) und Betriebskosten eine ideale Übertragungsmöglichkeit.

Die laufenden Betriebskosten hängen wesentlich davon ab, um welche Art einer medizinischen Einrichtung es sich handelt (Krankenhaus, privates Pathologisches Institut usw.).

Laufende Betriebskosten:

Oben aufgeführt sind u.a. fixe Kosten, wie z.B. die Verbindungskosten.

Die Kosten für das Personal werden zum einen durch fixe Kosten (Gehalt), zum anderen aber auch durch einmalige Kosten, wie z. B die Schulung der MTA und der Pathologen im Umgang mit dem neuen System, oder der Chirurgen im Zuschnitt des Materials bestimmt.

Diese Aufwands- und Betriebskosten stehen den zu erwartenden Kostensenkungen eines neuen Systems gegenüber.

Die zu erwartende Kostensenkung liegt in der kürzeren Diagnosezeit und dem Wegfallen des Kurierdienstes, der besseren Ausnützung der Op-Zeiten, der Arbeitszeit [Seite 75↓]der Pathologen und Chirurgen. Weitere Kostensenkungen ergeben sich aus der sinkenden Narkosezeit und der sinkenden Zahl der Nachoperationen.

Die Kostensenkung ist, da die Transportkosten entfallen, um so größer, je weiter das Pathologische Institut von dem Ort des chirurgischen Eingriffs entfernt liegt.

Eine weiterer Nutzen bei der Anschaffung eines Telepathologie-System liegt darin, dass der Einsenderaum für Schnellschnitte vergrößert wird.

Kleinere Krankenhäuser könnten Schnellschnitt-Diagnostik anbieten, die Patienten könnten in der Nähe ihrer Wohnorte operiert werden und müssten nicht in größere Kliniken verlegt werden. Den Patienten könnten außerdem mögliche kreislaufbelastende Zweitoperationen erspart werden.

Grundsätzlich kann man sagen, dass ein wirtschaftlicher Vorteil dann gegeben wäre, wenn der erwartete Nutzen die erwarteten Kosten übersteigt, bzw. der Zugewinn des neuen Verfahrens den Zugewinn des bisherigen Verfahrens übersteigt (Poremba et al. 1998).

5.3.5 Ausblick

Mit der Entwicklung von immer leistungsstärkeren und kostengünstigeren Übertragungssystemen wird die Möglichkeit zur Übertragung von großen Bilddateien immer einfacher. Ein limitierender Faktor in der Telepathologie bleibt jedoch immer noch die fehlende Standardisierung der Übertragungsformate der Bilder und die fehlende Kompatibilität der Systeme untereinander, wie es in der Teleradiologie durch den DICOM-Standard realisiert wurde.

In Zukunft wird sich die Telepathologie insofern ändern, als dass die Bilder nicht mehr vom Objektträger einzeln ausgewählt und übertragen werden, sondern das gesamte Bild in der stärksten Vergrößerung eingescannt wird und dann als sog. „virtueller Schnitt“ zur Verfügung steht (Saltz 2000, Demichelis et al. 2002, Saeger et al. 2002).

Der Pathologe kann aus einem Übersichtsbild einen Ausschnitt zur Befundung auswählen. Die Daten dieses Ausschnittes werden dann in der aktuellen Vergrößerung übertragen. Die Bilder müssen nicht, wie bei den in dieser Studie verwendeten Systemen jeweils von einer Kamera neu aufgenommen und digitalisiert werden. D. h man benötigt, sobald der Objektträger eingescannt wurde, weder eine Kamera noch ein Mikroskop um den Schnitt zu befunden.


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20.05.2005