Automatische Tumorerkennung und schonendere Operationen als Fernziel

Von Uwe Sander

Der Frauenkopf erscheint wie aus Gips modelliert, angestrahlt von einem unsichtbaren Scheinwerfer. Nase, Mund und Wangen reflektieren das von links einfallende Licht, während die Locken im Schatten des Hinterkopfes nur fein angedeutet sind. Auf einen Tastendruck hin verändert sich die Kopfhaut, erscheint jetzt wie aus Milchglas, halbdurchsichtig, fast geisterhaft. Das Licht durchdringt Haut und Haare, Gesichtsmuskeln und Fettpölsterchen, Adern und Nerven – bis der blanke Schädel angestrahlt ist. Dann verschwindet auch der Knochen. Furchen und Windungen des Gehirns liegen vor dem Betrachter. Die Computerfahrt in das Innere des Kopfes geht weiter bis zu einem hellen Fleck: eine Geschwulst im Gehirn.

Das grobe Bildraster hat es gleich verraten: der in seinen anatomischen Schichten abgeblätterte Kopf existiert nur digital. Ein ganzes Wochenende lang berechnete der Zentralcomputer des Krebsforschungszentrums in Heidelberg, was der Monitor nun zeigt. Die Computeranimation führt der Physiker Dr. Hans-Peter Meinzer besonders gerne vor. Er läßt das digitale Haupt nicht nur transparent werden, sondern dreht es auch in alle Richtungen. Begeistert von der sofort begreifbaren Anatomie des Kopfes, erkennen die Zuschauer rasch den Sinn dieser medizinischen Grundlagenforschung. Könnte ein kranker Mensch nicht eines Tages durch eine Maschine geschleust werden, die ein dreidimensionales Bild von ihm entwirft? Im „gläsernen Menschen“ wäre eine Geschwulst – etwa blau eingefärbt – leicht zu erkennen. Ärzte würden dann am Drehmodell sehen, wo und wie groß der Tumor ist, ob er bösartig ist, was sich in seiner Nachbarschaft befindet und wie weit er schon vorgedrungen ist.

Seit Ende der siebziger Jahre liefern „Computertomographen“ mit Hilfe von Röntgenstrahlen und seit etwa fünf Jahren „Kernspintomographen“ Schnittbilder des Körpers, der scheibchenweise nach dem „Salamiprinzip“ analysiert wird. Ganze Serien dieser in Grautönen gehaltenen, und auf Filmmaterial kopierten „Scheiben“ spuckt die Maschine aus – über hundert räumlich von oben nach unten aufeinanderfolgende Schnitte allein für eine lückenlose Darstellung des Kopfes.

Die Einzelbilder heftet der Röntgenarzt an seinen Leuchtkasten. Jahrelang trainiertes räumliches Vorstellungsvermögen ermöglicht ihm nun die Schnitte zu interpretieren, sie in Gedanken zusammenzusetzen zu einem dreidimensionalen Bild des untersuchten Gehirns. Solch mühselige Rekonstruktionen wollen die Computergraphiker nun ihren Rechnern übertragen. Eingespeiste Bilder „stapelt“ der Computer übereinander – zu dreidimensionalen Objekten wie etwa dem eingangs beschriebenen Frauenkopf, der in einem simulierten Raum schwebt. Die Oberfläche des Objekts reflektiert das Licht eines imaginären Scheinwerfers. „Photorealistisch“ nennen Computergraphiker solche Abbildungen mit Licht und Schatten.

Aber wie kann das Computerauge nach der Betrachtung der Kopfhaut bis zu den Knochen vordringen? Wer sagt dem Computer, daß die Haut wegzublenden sei und nicht auch der Schadelknochen? Die Antwort liegt im „Grauwert“ der von Kernspin- oder Computertomographen ausgedruckten „Scheiben“. Haut und Knochen unterscheiden sich auf den Bildern nur durch ihre unterschiedliche Helligkeit – in mehreren hundert Abstufungen von weiß nach schwarz. Knochen etwa sind viel heller als die Haut. Dieser Grauwert des Knochens ist auch sein computerlesbares Merkmal. Alles Grau mit dieser speziellen Helligkeit „definiert“ der Rechner als Knochen. Damit nur der Schädel sichtbar wird, löscht der Computer, was dem speziellen Grauwert des Knochens nicht entspricht – etwa Haut und Haare. Angestrahlt vom imaginären Scheinwerfer liegt dann der Schädel vor dem Betrachter.