Cornelia Tennstedt
: Konzept für eine klinisch orientierte Autopsie von Feten unter Nutzung informationstechnischer Methoden |
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Institut für Pathologie
Habilitationsschrift
Zur Erlangung der Lehrbefähigung
Für das Fach
Pathologie
Konzept für eine klinisch orientierte Autopsie von Feten unter Nutzung informationstechnischer Methoden
Vorgelegt dem Fakultätsrat der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin
von
Frau Dr. med. Cornelia
Tennstedt
Geboren am 11.08.1963 in Mühlhausen/ Thüringen
Präsident: Prof. Dr. J. Mlynek
Dekan: Prof. Dr. med. J. Dudenhausen
Gutachter:
1. Prof. Dr. N.
Böhm
2. Prof. Dr. Dr. Dr. h.c. K.
Kayser
eingereicht im: Juni 2001
Datum der Habilitation: 29.Januar 2002
Abstrakt:
Aufgrund der rasanten technischen Entwicklung im Bereich der pränatalen Diagnostik in den letzten Jahren werden mehr angeborene Fehlbildungen zu einem früheren Zeitpunkt der Schwangerschaft und detaillierter erkannt. Das führt dazu, dass die zur Autopsie gelangenden Feten zunehmend kleiner sind und komplexere Befunde aufweisen. Gleichzeitig werden die genetischen Ursachen von mehr Erkrankungen, Fehlbildungen und Syndromen aufgedeckt, so dass die DNA-Diagnostik, Chromosomenanlyse u.a. molekulargenetische und biochemische Erkenntnisse die klinisch-genetische Diagnostik zunehmend ergänzen.
Durch Festlegung einer gezielten Autopsiestrategie und Nutzung moderner Kommunikationsmittel kann der Pathologe die in den letzten Jahren gestiegenen klinischen Anforderungen erfüllen. Ein Problem ist es jedoch, dass nicht genügend Pathologen auf dem Gebiet der Fetalpathologie spezialisiert sind. Das trifft nicht nur für Deutschland zu, sondern das ist mehr oder weniger eine weltweite Situation. Ein möglicher Lösungsansatz dieses Problems wäre die Nutzung von Softwareprogrammen, die dazu dienen, unerfahrene Pathologen moderne Anleitungen während der Autopsie von Feten zu geben. Das kann mit einer telepathologischen Betreung durch einen Experten auf diesem Gebiet kombiniert werden. Darüberhinaus erlaubt die derzeitige digitalisierte Befunddokumentation den Vergleich aktueller mit gespeicherten Fällen sowie Recherchen und stellt eine gute Basis zur Erstellung von Lehrmaterial dar.
Eigene Schlagworte:
Autopsie,
Fetus – Autopsiebericht - Ultraschall,
pränatal – Perinatalmedizin,
Zentrum - Qualitätskontrolle - interdisziplinäre Zusammenarbeit - Telepathologie - Bilddatenbank - Bildqualität
Abstract:
Due to the enormous technical developments in recent years in the area of prenatal ultrasound more malformations are detected in greater detail and at an earlier point in time during pregnancy than in the past. As a result, fetuses of increasingly smaller size and with complex diagnoses are presented for autopsy. At the same time, the genetic causes of ever more diseases, malformations and syndromes are being discovered, so that DNA diagnostics, chromosome analysis and, among others, molecular-genetic and biochemical investigations have come increasingly to complement clinical-genetic diagnostics.
Through establishment of a clinically oriented autopsy strategy and the use of modern communication media, pathologists can satisfy the increased clinical demands of recent years. The remaining problem is that we do not have enough pathologists experienced in fetal pathology. This is not only true for Germany, it is more less the situation worldwide. One means of dealing with this problem may be the use of software programs to guide inexperienced pathologists through the modern autopsy procedure. This can be combined with the use of telepathological advise given by an expert in the field. Over and above this, digitized documentation of findings can be used in research, which allows the comparison of current with previously saved cases and presents a good basis for the development of education material.
Keywords:
Autopsy,
fetal - post-mortem report – ultrasound,
prenatal - perinatal medicine,
center for - quality control - interdisciplinary cooperation - telepathology - image database – images,
quality
Inhaltsverzeichnis
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1.
Einleitung
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1.1. Pränatalmedizin
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1.1.1. Interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Pränatalmedizin
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1.1.2. Pränatale Diagnostik und Therapie
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1.1.3. Stellenwert der Genetik
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1.1.4. Postmortale Radiographie
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1.1.5.
Stellung der Pathologie
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1.2.
Anforderungsspektrum an die Autopsie von Feten
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1.3. Planung und Dokumentation der Autopsie von Feten
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2.
Ziel und Aufgabenstellung
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3.
Material und Methode
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3.1. Klinische Forderungen an die Autopsie von Feten
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3.2. Autopsieprotokolle deutscher Universitätsinstitute
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3.3. Vergleich von pränatal-sonographischer und autoptischer Diagnostik
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3.4. Arbeitsplatz für die Autopsie von Feten
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3.5. Telepathologie
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3.5.1. Definition und Prinzipien
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3.5.2.
Das Telepathologiesystem TPS
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3.5.3. Kompressionsstudie zur Bildqualität
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3.5.4. Autopsiestudie zur Evaluierung der Telepathologie (online)
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3.5.5. Herzstudie zur Evaluierung der Telepathologie (offline)
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3.6. Sektionstechniken bei Herzfehlbildungen
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4.
Ergebnisse
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4.1. Darstellung der veränderten klinischen Forderungen an die Autopsie
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4.1.1. Pränatale Diagnostik und Genetik
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4.1.2. Alter der Feten zum Zeitpunkt der Autopsie
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4.2. Vergleich pränataler und autoptischer Diagnostik
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4.3. Aktueller Stand der Standardisierung von Autopsieprotokollen
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4.3.1. Internationale Richtlinien
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4.3.2. Autopsieprotokolle deutscher Universitätsinstitute
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4.4. Anforderungskatalog an die Autopsie von Feten
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4.5. Strategien bei der Sektion von Feten
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4.5.1. Feten mit spezieller Fragestellung
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4.5.2. Sektionsstrategie bei Herzfehlbildungen
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4.6. Telepathologie
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4.6.1. Einfluss der Kompression auf die Bildqualität
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4.6.2. Autopsiestudie zur Evaluierung der Telepathologie (online)
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4.6.3. Herzstudie zur Evaluierung der Telepathologie (offline)
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5.
Diskussion
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5.1. Relevanz der Aufgabenstellung
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5.2. Realisierbarkeit des Anforderungskatalogs
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5.3. Strategien bei der Sektion von Feten
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5.4. Vergleich pränataler und autoptischer Untersuchungsergebnisse
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5.5. Stand der Autopsie von Feten in der Bundesrepublik
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5.6. Nutzung der Telepathologie
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5.7. Zukünftige Bedeutung einer klinisch orientierten Autopsie
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6.
Zusammenfassung
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Literaturverzeichnis
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Danksagung
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Abkürzungsverzeichnis
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Eidesstattliche Erklärung
Tabellen
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Tab. 1: Sonographische Verfahren in der pränatalen Diagnostik
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Tab. 2: Materialgewinnung zur humangenetischen fetalen Diagnostik
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Tab. 3: Autopsiestatistik 1998-2000
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Tab. 4: Einflussfaktoren auf die Bildqualität von der Aufnahme bis zur Darstellung makroskopischer Bilder
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Tab. 5: Übersicht der in der Arbeit vorliegenden Studien
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Tab. 6: Hypothesen zur Auswertung der retrospektiven Studie.
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Tab. 7: Charakterisierung des Vergleichs von pränatal-sonographischen und pathologisch-anatomischen Diagnosen
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Tab. 8: Bestandteile eines Arbeitsplatzes für die Autopsie von Feten
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Tab. 9: Technische Komponenten des Arbeitsplatzes
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Tab. 10: Durch JPEG-Kompression entstandene Bilder
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Tab. 11: Durch WAVELET-Kompression entstandene Bilder
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Tab. 12: Autopsiefälle eines Monats (sequentiell der Routine entnommen)
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Tab. 13: Liste der Fälle mit Herzfehlbildungen (Herzstudie - Telepathologie)
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Tab. 14: Pränatale Untersuchungen und invasive Eingriffe im Funktionsbereich „Pränatale Diagnostik und Therapie“ der Charité, Campus Charité Mitte, 1995 bis 2000
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Tab. 15: Prä- und postnatal durchgeführte zytogenetische Untersuchungen im Institut für Medizinische Genetik der Charité (Campus Charité Mitte) von 1995 bis 2000
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Tab. 16: Häufigkeit von Fehlbildungen (n) der untersuchten Organsysteme innerhalb der drei Zeiträume: Zeitraum A (1988-1992, 370 Autopsiefälle); Zeitraum B (1993-1997, 413 Autopsiefälle) und Zeitraum C (1998-2000, 328 Autopsiefälle)
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Tab. 17: Ergebnis des Vergleichs autoptischer Diagnosen mit pränatalen Diagnosen und Verdachtsdiagnosen
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Tab. 18: Ergebnis des Vergleichs der pränataler und autoptischer Diagnosen (in Klammern pränatale Verdachtsdiagnosen) in Anhängigkeit von den Fehlerursachenkategorien
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Tab. 19: Anzahl der falsch-negativen pränatalen Diagnosen und ihre Fehlerursachen
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Tab. 20: Anzahl der falsch-positiven pränatalen Diagnosen und ihre Fehlerursachen
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Tab. 21: Pränatal-sonographische und pathologisch-anatomische Diagnosen eines Fetus aus der 21. Schwangerschaftswoche, Z.n. vorzeitiger Schwangerschaftsbeendigung
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Tab. 22: Einschätzung der internationalen Richtlinien anhand der Kriterien des modernen Anforderungsspektrums an die Autopsie von Feten
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Tab. 23: Art und Weise der Befunderfassung
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Tab. 24: Unterschiedliche Sektionstechniken bei Herzfehlbildungen, Prinzip, Voraussetzungen und Ergebnisse
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Tab. 25: Vergleich der Kompressionen von JPEG und WAVELET
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Tab. 26: Vergleich der Kompressionsraten der Qualitätsstufen von JPEG und WAVELET
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Tab. 27: Vergleich der 50-Prozent-Schwellen bei JPEG und WAVELET mit Angabe des PSNR-Wertes
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Tab. 28: Diagnosen und Dauer der Autopsien von Routinefällen unter Nutzung des TPS
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Tab. 29: Praktikabilität: kürzeste Antwortzeit, Anzahl der Bilder, Größe der e-mail
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Tab. 30: Detaillierte Angaben zu den Rückfragen
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Tab. 31: Vergleich der Arbeitsschritte bei konventioneller und telepathologischer Konsultation (online)
Bilder
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Abb. 1: Interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Prä- und Perinatalmedizin
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Abb. 2: Leonardo da Vinci „Der Fetus im Uterus“: Aufgeschnittener Uterus mit Fetus in Steißlage mit stark gewundener Nabelschnur. Feder und braune Tusche (drei Schattierungen) braun laviert, über Spuren von roter und schwarzer Kreide.
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Abb. 3: Schema eines Arbeitsplatzes für Fetalautopsien
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Abb. 4: Zeitgleiche Konsultation (online)
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Abb. 5: Zeitversetzte Konsultation (offline)
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Abb. 6: Technisches Schema TPS
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Abb. 7: Oberfläche des TPS während des Einholens einer zweiten Meinung am Mikroskop
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Abb. 8: Versuchsablauf 1. Präparatauswahl und Präparation 2. Bildaufnahme (Übersichtsbild bis Detailaufnahme) 3. Fotographie des stereomikroskopischen Bildes
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Abb. 9 a: Originalbild
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Abb. 9 b: JPEG-Bild mit typischen Blockartefakten
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Abb. 10 a: Originalbild
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Abb. 10 b: WAVELET mittlerer Qualität
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Abb. 10 c: WAVELET geringster Qualität
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Abb. 11: PowerPoint Präsentation der Kompressionsreihen
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Abb. 12: Ablauf einer telepathologischen Live-Konsultation per Videokonferenz während der Autopsie eines Fetus zwischen einem unerfahrenen Obduzenten und einem erfahrenen Pathologen
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Abb. 13: Verknüpfung von online und offline bei der Lösung eines Falls zwischen erfahrenem Pathologen und Experten
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Abb. 14: Demonstration eines Herzbefundes am Stereomikroskop (Telepathologiesystem TPS)
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Abb. 15: Telepathologischer Fall, Anfrage und allgemeine Falldaten
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Abb. 16: Befundübersicht und Messprotokoll
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Abb. 17: Befundpräsentation mit Annotation und Maßstab
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Abb. 18: Schema zur mikroskopischen Sektionstechnik nach Einbettung und Aufarbeitung in Serienschnitten bei intramyokardialen Befunden sehr kleiner Herzen (α< 10 mm)
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Abb. 19: Verteilung der Feten in den Schwangerschaftswochen zum Obduktionszeitpunkt innerhalb der drei Zeiträume
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Abb. 20: Vergleich pränatal-sonographischer und autoptischer Befunde, 21. SSW. a: Pränatal-sonographischer Befund einer multizystischen Nierendysplasie beidseits, B-Bild. b: Autoptische Bestätigung der multizystischen Nierendysplasie beidseits. c: Thoraxsitus, Ansicht von kaudal, pränatal-sonographisch vermutete Sinistropositio cordis mit links liegender Aorta descendens, B-Bild. d: Thorakaler Situs bei Situs inversus totalis mit Dextropositio cordis und rechtem Aortenbogen.
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Abb. 21: Autopsiestrategie für Feten/ Plazentauntersuchung * Vogel 1996 ** SPP 1994
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Abb. 22: Befundabhängige Materialentnahme/ -asservierung (Fetus/ Plazenta)
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Abb. 23: Befundabhängiges Vorgehen bei Fehlbildungen des Fetus
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Abb. 24: Tricuspidalatresie mit Ventrikelseptumdefekt, 22. SSW. A: Pränatale Ultraschallschnittebene 1 (Vierkammerblick)-Schema. RA-rechtes Atrium, LA-linkes Atrium, RV-rechter Ventrikel, LV-linker Ventrikel, Ao-Aorta. B: Pränatale Ultraschallschnittebene 1 (Vierkammerblick)-B-Bild-Technik. VSD-Ventrikelseptumdefekt. C: Pathologisch-anatomisches Korrelat. IVS-interventrikuläres Septum.
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Abb. 25: Ventrikulokoronare Kommunikation (VCC) zwischen einem Ast der rechten Koronararterie und dem rechten Ventrikel, 17. SSW. Stereomikroskop
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Abb. 26: Ventrikulokoronare Kommunikation zwischen dem rechten Ventrikel und der rechten Koronararterie, 14. SSW. Farbdoppler-Ultraschall. V-C-Fistula- ventrikulokoronare Fistel
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Abb. 27: Fetales Herz mit einer Länge von 1,5 cm, 14. SSW. Aorta und Trunkus pulmonalis mit regelrechten Durchmessern, je 3 mm. Stereomikroskopische Aufnahme. AO-Aorta, TP-Truncus pulmonalis
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Abb. 28: Ventriulokoronare Kommunikation (VCC). Primitiver Gefäßkanal im rechten Ventrikel (HE, Vergr. 10:100)
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Abb. 29: Sektionsstrategien für die Routineobduktion von Herzfehlbildungen.
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Abb. 30: Kompressionsstudie JPEG PowerPoint-Präsentation, Summationsgrafik A: 0,5-fache Vergrößerung B: 3,5-fache Vergrößerung
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Abb. 31: Kompressionsstudie JPEG PowerPoint-Präsentation, Individuelle Schwellen A: 0,5-fache Vergrößerung B: 3,5-fache Vergrößerung
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Abb. 32: Kompressionsstudie Wavelet PowerPoint-Präsentation, Summationsgrafik A: 0,5-fache Vergrößerung B: 3,5-fache Vergrößerung
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Abb. 33: Kompressionsstudie WAVELET PowerPoint-Präsentation, Individuelle Schwellen A: 0,5-fache Vergrößerung B: 3,5-fache Vergrößerung
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Abb. 34 a: 0,5-fache Vergrößerung; Maximale JPEG-Kompression (1:170) PSNR = 25,8 dB
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Abb. 34 b: 0,5-fache Vergrößerung; WAVELET-Kompression (1:170) PSNR = 39,5
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Abb. 34 c: 0,5-fache Vergrößerung; Maximale WAVELET-Kompression (1:5750) PSNR = 23,2
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Abbildung 35.a verdeutlicht die Abnahme der Qualität (Parameter ist der PSNR-Wert) mit zunehmender Kompressionsrate bei beiden Verfahren. Jedoch fällt die Kurve bei der WAVELET-Kompression nicht so steil wie bei der JPEG-Kompression. Deshalb werden bei WAVELET erst bei höheren Kompressionsfaktoren zum JPEG-Algorithmus vergleichbare PSNR-Werte erreicht (Tab. 25).
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Abb. 36: Hierarchischer Entscheidungsbaum der Autopsiestrategie
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Abb. 37: Unterteilung der Autopsie eines Fetus
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DiML DTD Version 4.0 | Zertifizierter Dokumentenserver der Humboldt-Universität zu Berlin | HTML-Version erstellt am: 22.06.2005 |