Ein elektronisches Innenohrmodell

Nicht umsonst trägt das Innenohr auch die Bezeichnung Labyrinth: Nebeneinander und ineinander greifend liegen hier in der Tiefe des Schädels auf engstem Raum zwei Organe mit unterschiedlicher Funktion: Hör- und Gleichgewichtsorgan. Die anatomischen Verhältnisse sind dabei so kompliziert, daß es häufig Schwierigkeiten bereitet, sich die verschiedenen Strukturen in ihrer Lage zueinander vorzustellen.

Exakte Kenntnisse der Anatomie des Ohres sind für den Hals-Nasen-Ohren-Arzt wichtig, erst recht aber für den in diesem Gebiet tätigen Chirurgen.


Abb.1: Darstellung des Innenohrs

Zweidimensionale Darstellungen können nur ein unvollkommenes Abbild der dreidimensionalen Realität vermitteln. Gute räumliche Modelle des Innenohrs sind aber schwierig zu realisieren; am besten wäre wohl ein gläsernes Modell.

Moderne Computertechnik erlaubt heute, aus computertomographischen oder magnetresonanztomographischen Abbildungen dreidimensionale Bilder der Anatomie des menschlichen Körpers zu errechnen. Dies ist für die Diagnostik pathologischer Veränderungen und die Planung chirurgischer Eingriffe z.B. am Schädel vielerorts bereits Routine. Für die räumliche Darstellung der winzigen Innenohrstrukturen ist das von Computer- und Magnetresonanztomographen erreichbare Auflösungsvermögen zur Zeit aber noch zu gering.

Wir sind deshalb einen anderen Weg gegangen: Wir haben ein vergrößertes Modell des menschlichen Innenohrs geschnitten und aus den digitalisierten Schnittkurven eine dreidimensionale Abbildung gewonnen. Die Schnittdicke betrug zurückgerechnet auf das Original 0,07 mm. Die Kurven auf den insgesamt 83 Schnittflächen wurden durch Polygonzüge angenähert, die dann mit AutoCad über ein Digitalisierbrett erfaßt und in dxf-Dateien abgespeichert wurden. Aus diesen Dateien wurden die Koordinaten der ca. 7000 Punkte ermittelt und zur Eingabe für AVS umgruppiert. Die dargestellten Objekte bestehen aus 26 Einzeldateien. Die Modellierung und Animation erfolgte mit AVS.

Bei unserem Innenohrmodell haben wir uns vorerst auf ein in der Praxis bedeutsames Einzelproblem beschränkt: Die Orientierung bei Operationen an dem dem Innenohr am nächsten liegenden Gehörknöchelchen. Dieses nach seiner Form Steigbügel genannte Knöchelchen wächst bei der Krankheit Otosklerose an der Grenze zum Innenohr fest und führt zu einer Schwerhörigkeit. Die Operation dieser Erkrankung ist wegen der sofort danach auftretenden Besserung des Gehörs zwar eine der erfolgreichsten und dankbarsten Eingriffe in der HNO-Heilkunde, bei unsachgemäßer Durchführung jedoch auch sehr gefährlich für das Innenohr. Gute anatomische Kenntnisse dieser Region sind deshalb unerläßlich.

Von unserem durch Computeranimation beweglichen Modell haben wir ein Video hergestellt, das als Lehrfilm helfen soll, das räumliche Verhältnis für die anatomischen Besonderheiten in der Beziehung zwischen Steigbügel und Innenohr zu verbessern. Die Computeranimation kommt dem Wunsch nach einem von allen Seiten betrachtbaren gläsernen Modell sehr nahe.


Abb.2: Computermodell

Künftig werden computertechnisch erstellte und abrufbare 3D-Abbildungen (z.B. als CD-ROM) sicherlich wesentlicher Bestandteil von Lehrwerken der Anatomie sein. In der weiteren Entwicklung wird man dabei sicherlich auf echte, mittels Computertomogramm oder Magnetresonanztomogramm vom Menschen abgenommene Daten zurückgreifen. Solange die technischen Voraussetzungen für die Erfassung solch kleiner Strukturen wie das Innenohr aber noch nicht gegeben sind, halten wir wie in unserem Beispiel den Weg über die nachträgliche Digitalisierung eines vergrößerten Modells für berechtigt.

Klaus Bergmann *


* Dr. Bergmann ist Privatdozent an der HNO-Klinik der Charité. Ausgehend von den Schnittkurven des von ihm angefertigten Innenohrmodells erfolgten Datenerfassung, 3D-Modellierung, Animation und Aufzeichnung der Video-Bilder am Rechenzentrum. Das Fernsehstudio der Charité übernahm die Nachbearbeitung des Videos.

Gisela Schnabel, RZ
E-Mail: schnabel@rz.hu-berlin.de