Erstellung und Bearbeitung von dreidimensionalen Ultraschall-Datensätzen von gesunden und kranken felinen Herzen sowie Entwicklung von Katzenmodellen für den Einsatz in einem Echokardiographie-Simulator

摘要

In der Tiermedizin gehört die echokardiographische Untersuchung vor allem im Kleintierbereich zu den Standarduntersuchungen auf dem Gebiet der Kardiologie. Das Erlernen der Echokardiographie setzt jedoch voraus, dass Studierende der Tiermedizin und/ oder Tierärztinnen und Tierärzte die Möglichkeit haben die Echokardiographie praktisch selbst zu üben, um das korrekte Einstellen der gebräuchlichen Standardschnittebenen in der zweidimensionalen Echokardiographie zu erlernen. udIm Rahmen dieser Arbeit wurde eigens für die Tiermedizin ein Echokardiographiesimulator für die Katze entwickelt. Da die elektronisch-technischen Grundlagen mit geringfügigen Modifikationen von einem humanmedizinischen Ultraschall- und Echokardiographiesimulator, dem SonoSim III der Firma Sonofit GmbH, Darmstadt, übernommen werden konnten, lag der Fokus dieser Arbeit auf der Bestückung des Simulators mit geeigneten Echokardiographiedatensätzen von herzgesunden und herzkranken Katzen, sowie dem Entwurf und der Konstruktion von realitätsnahen Katzenattrappen einerseits und Untersuchungstischen andererseits. Die Datensätze, die in den Simulator integriert wurden stammen von dreidimensionalen Echokardiographiedatensätzen verschiedener feliner Patienten. Es wurde in Abhängigkeit ihrer zugrundeliegenden Erkrankung und ihrer Relevanz sowie der Qualität des Datenmaterials die Datensätze einer gesunden und zwei herzkranker Katzen ausgewählt. Eine Jungkatze wies einen deutlichen perimembranösen Ventrikelseptumdefekt (VSD) auf, der auch ohne Doppler im B-Bild zu erkennen war. Die zweite herzkranke Katze zeigte eine asymmetrische Hypertrophie des Kammerseptums und der Papillarmuskeln (HCM), sowie eine mittelgradige Aortenklappeninsuffizienz. Der VSD und die HCM sind laut Literatur die häufigste angeborene bzw. erworbene Herzerkrankung der Katze. udDie 3D-Datensätze wurden in ihre kleinsten Einheiten, die Einzelbilder, zerlegt, manuell bearbeitet, wieder zusammengefügt und der daraus entstandene Datensatz anschließend in den Simulator geladen. Die Bearbeitung diente einerseits der Verbesserung der Qualität durch Minimierung von Artefakten und andererseits der Verdeutlichung der kardialen Morphologie durch unterschiedliches Einfärben der rechten und linken Herzhälfte. Dadurch wird garantiert, dass die simulierten 2D-Echokardiogramme annähernd dem Standard heutiger realer 2D-Ultraschallbilder des Herzens entsprechen. Durch die farblich unterschiedliche Markierung der Herzhälften wird die Orientierung auch für ungeübte Untersucher erleichtert. udIm Rahmen der anschließenden Umfrage, wurde die Realitätsnähe der Schnitteben von über 90% der befragten echokardiographisch vorgebildeten Studierenden als sehr gut und gut beurteilt. Auch der Wert der Kolorierung erhielt von 86 % der Studierenden sehr gute und gute Noten. udEin Untersuchungstisch wurde auf eine Art und Weise entworfen und konstruiert, dass eine praxisnahe Handhabung möglich war und gleichzeitig auf jegliches Metall als Werkstoff verzichtet werden konnte, um die Technik des Simulators nicht zu stören. Dieser Tisch wurde mit zwei austauschbaren Tischplatten, auf denen jeweils eine Katzenattrappe in linker und rechter Seitenlage fixiert war, bestückt. Das Innere der Katzenattrappen besteht aus einem Schaumstoffkern, in den Merkmale einer echten Katze, zum Beispiel Rippen zur Orientierung eingearbeitet wurden. Bezogen wurde der Schaumstoffkern mit einem maßgefertigten Kunstfell, das ebenfalls über spezifische Orientierungsmarken wie zum Beispiel die Ellbogenhautfalte verfügt. Die befragten Studierenden äußerten sich zu Design der Katzen sowie zu Funktionalität und Design des Tisches mehrheitlich überaus positiv (88 % gut oder sehr gut). udAnhand der bearbeiteten Datensätze wurden drei Patientenfälle im Simulator erstellt und dazu passende Tutorials entwickelt, um auch autodidaktisches Lernen zu ermöglichen. Bei der anschließenden Evaluierung gaben 100 % der Befragten an, dass der Simulator eine sehr gute (89%) und gute (11%)Ergänzung zur echokardiographischen Untersuchung am lebenden Tier ist. Sogar 52 % der Studierenden betrachten den Simulator als sehr gute (6%) oder gute (46%) vollständige Alternative zum lebenden Tier in der Echokardiographieausbildung.