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Lars Linzbach

• Gerade in der Medizin besteht die Diagnostik nicht nur aus Zahlen und Werten, die Gesamtheit einer Diagnostik setzt sich häufig auch aus Bildern zusammen. Die bildgebende Diagnostik lässt nur wenig Spielraum für eine platzsparende Arbeitsweise, zu wichtig ist der wissenschaftliche Aussagewert feinster Details, seien es nun radiologische Aufnahmen, klinische Bilder oder Histologien. Moderne Computernetzwerke bieten eine geeignete Infrastruktur zum Austausch relevanter Daten in akzeptabler Geschwindigkeit bei guter Datenqualität. So ist die EDV nicht nur Datenverwalter, sondern ein aktives Hilfsmittel im medizinischen Alltagsgebrauch. Diese Arbeit soll zeigen, welche technischen Voraussetzungen erfüllt sein müssen, um durch Einsatz digitaler Bilderfassungsgeräte eine optimale Datengrundlage für Forschung, Lehre und Dokumentation zu schaffen. Die gezeigten Systeme sind grundsätzlich in statische „solid-state“ Systeme und dynamische „remote“-Systeme zu unterteilen. Statische Systeme sind der asynchronen Telemedizin zuzuordnen und arbeiten nach dem store and forward Prinzip. Die Aufnahme ist nicht erweiterbar, in der Ferne wird zeitlich unabhängig die Diagnose gestellt. Dieses System bietet sich in strukturschwachen Regionen an. Remotesysteme sind technisch sehr viel aufwendiger. Die sogenannte synchrone Telemedizin ist auch räumlich getrennt, findet jedoch zeitgleich statt. Das heißt, über eine Kamera und Datenleitung sind die Experten direkt mit dem Präparat oder dem Patienten verbunden. Aufgrund des technischen Aufwandes sind solche Systeme in der Regel in strukturstarken Regionen zu finden. Beide Varianten messen sich bezüglich ihrer Validität an dem sogenannten „GoldStandard“, dem direkten Kontakt von Facharzt oder Pathologen zu Patient oder Präparat. Abhängig von der technischen Qualität haben sich beide telemedizinischen Prinzipien als in hohem Maße valide dargestellt. Die Wahl der Kamera als zentrales Übersetzungsmedium von Bild in Daten setzt ein exaktes Studium der technischen Grundlagen voraus, wenn man bezüglich Auflösung und Lichtempfindlichkeit keine Kompromisse eingehen möchte, aber auch, wenn die physikalischen Grenzen, wie etwa die optische Auflösung eines Systems, die Notwendigkeit eines hochauflösendsten Systems nicht sinnvoll erscheinen lässt. Die Archivierung der Daten erfordert zudem Speicherplatz. Die Kompression von Bildern kann verlustfrei, aber auch verlustbehaftet stattfinden. Je nach Anwendungszweck gilt es daher abzuwägen, ob objektive Verlustfreiheit bei höherem Speicherbedarf oder wenig Platzbedarf bei einem eventuellen Qualitätsverlust gewünscht ist. Im hier gestellten Vergleich zwischen einem hochauflösenden Single-Shot System und einem Multishotaufbau hat sich gezeigt, dass die Qualität des Bildes bei einem hochauflösenden Einzelbild homogener ist, während das gekachelte Bild durch das Merging-Verfahren Belichtungs- und Schärfeunterschiede aufweist und die Bereiche der Bildteilzusammenführung erkennen lassen kann. Als Vorteil eines solchen Aufbaus ist sicherlich die technisch nahezu unbegrenzte Bildfläche zu nennen, da das aufgenommene Areal nicht von einem Einzelbild, sondern der Zahl der Segmente abhängt. Insofern haben beide Konzepte abhängig vom Einsatzanspruch ihre Existenzberechtigung.
• The documentation of findings in medical diagnosis is quite often not just based on alphanumerical information, but also on pictures, charts and photographies. The required level of details does not allow significant data compression. State of the art IT networks offer the capability to transfer large data packages with acceptable speed. In so far, IT is not just a toll, but an enabler for advanced medical diagnosis. This study investigates the technical needs for digital imaging devices in order to deliver an optimum platform for research, education and documentation. The discussed systems belong to two categories, stationary „solid state“ systems and dynamic „remote“ systems: Solid State systems are an element of asynchronous telemedicine and work in a „store and forward“ mode. The picture area cannot be enlarged afterwards and the diagnosis is made remotely and timewise independent. This system is a good fit for structurally weak and underdeveloped regions. Remote systems require very advanced technology. Like in the solid state systems the diagnosis takes place in a remote location, but in a real time mode, i.e., the experts are via a camera in direct contact with the specimen or the patient. Due to the required sophisticated technological platform one can find these systems typically in regions with well established communications infrastructure. The viability of both system categories is measured according to the „Gold Standard“, i.e., the direct (visual) contact of the physician/ pathologist with the patient or the sample. Depending on the technical performance, both categories were find to be (almost) compatible with the Gold Standard. The selection of the camera as main component for converting the picture into a data stream requires a profound analysis of the corresponding technology, if resolution and photosensitivity have to be maximized. The same is true, if there are physical limitations, like the optical resolution, limit the value of a highly sensitive system. The archiving of the data requires significant storage capacities. The compression of the data can be done without any loss of information or with a calculated loss of primary information. Obviously this is a trade between required storage capacities and required level of details. This study compares a high resolution “Single Shot” system with a “Multi Shot” technology. The quality of the picture is more homogenous in the single shot system. The „assembled“ multi shot picture which results from merging the individual shots shows discontinuities in terms of focus and exposure in between the sections. However, the strong advantage of a multi shot system is the somehow unlimited technical capability to enlarge the picture area, because this is more driven by the number of sections than the size of the individual picture. In so far, both categories of systems are useful, depending on the nature of the application.