Forschung · Universitätsmedizin Göttingen
Wie genau misstein 3D-Scannerdie Augenhöhle?
Das VECTRA H2 vermisst Gesichtsoberflächen berührungslos in Sekunden. Für die Augenheilkunde ist entscheidend, ob es auch sehr kleine Volumenänderungen zuverlässig erfasst. Diese Studie prüft das unter kontrollierten Bedingungen, an denen sich nichts bewegt.
Umfang
- 2Dummy-Köpfe
- 5Körperspender
- 800Distanzmessungen
- 480Volumenmessungen
01
Aufbau
Lebende Menschen bewegen sich. Sie atmen, blinzeln und verziehen das Gesicht, und jede dieser Bewegungen landet als Messfehler im Ergebnis. Wer wissen will, wie genau ein Gerät wirklich misst, muss diese Störgrößen zuerst ausschließen.
Deshalb wurde an zwei Schaufensterköpfen und an fünf Körperspendern gemessen, nicht an Patientinnen und Patienten. Zwei Beobachter nahmen die Dummys unabhängig voneinander je sechsmal auf, ein dritter Beobachter die Körperspender je viermal. Was danach an Abweichung übrig bleibt, geht auf das Gerät, die Software und die Bedienung zurück, auf sonst nichts.
02
Fünf Zuschnitte
Ein Volumen misst man nicht am ganzen Gesicht, sondern an einem festgelegten Ausschnitt. Fünf solcher Zuschnitte wurden definiert, von der reinen Unterlidregion bis zu einer großen Fläche über beide Augen und den Nasenrücken hinweg. Je größer die Fläche, desto mehr Angriffsfläche für Fehler.
A
Unterlid bis zur unteren Braukante
B
wie A, medial und lateral erweitert
C●
wie B, zusätzlich die ganze Braue
D
beide Augen, über den Nasenrücken verbunden
E
wie D, zusätzlich das Mittelgesicht
Schematische Darstellung der fünf Messbereiche, nachgezeichnet nach Abbildung 2 des Manuskripts.
03
Erst die Strecken
Vor dem Volumen steht die Strecke. Zwischen 18 anatomischen Landmarken wurden 20 Distanzen definiert und jede fünfmal gemessen, einmal digital am 3D-Modell und einmal von Hand mit dem Messschieber.
Die mittlere Abweichung zwischen beiden Verfahren beträgt 0,019 Millimeter pro Millimeter. Auf eine Strecke von 50 Millimetern gerechnet ist das nicht einmal ein Millimeter. Die Wiederholbarkeit lag bei einem ICC von 0,997 für die digitale und 0,996 für die manuelle Messung.
Abweichung digital gegen Messschieber
mm pro mmMittelwert mit Standardabweichung je Beobachter und Dummy. Tabelle 1 des Manuskripts.
04
Dann das Volumen
Bei den Körperspendern liegt die mittlere Volumenabweichung über alle Modi bei 0,032 ± 0,113 Millilitern. In 14,1 Prozent der Messungen gab es überhaupt keine Abweichung. Bei den Dummys waren es 8,1 Prozent bei einem Mittelwert von -0,005 ± 0,083 Millilitern.
Der Zusammenhang ist eindeutig: je größer der gemessene Bereich, desto größer die Abweichung. Modus A bleibt bei 0,037 Millilitern, Modus D erreicht 0,099.
Absolute Volumenabweichung je Modus
mlKörperspender, Mittelwert mit Standardabweichung. Tabelle 4 des Manuskripts.
05
Der eigentliche Befund
Bis hierhin sieht alles hervorragend aus. Der entscheidende Unterschied liegt aber woanders: Wird derselbe Scan zweimal ausgewertet, stimmen die Ergebnisse fast perfekt überein. Wird dagegen zweimal neu fotografiert, fällt die Übereinstimmung deutlich ab.
Am auffälligsten ist die Seitendifferenz bei den Körperspendern. Das linke Auge erreicht einen ICC von 0,83, das rechte nur 0,15. Eine naheliegende, aber ungeprüfte Erklärung ist die Kameraführung eines rechtshändigen Bedieners. Genau diese Asymmetrie, nicht der Mittelwert, begrenzt derzeit den Einsatz für Verlaufskontrollen.
Wiederholbarkeit als ICC
ICCschwachmoderatstarkexzellentBewertungsbereiche nach Koo und Li. Werte aus Tabelle 5 und Tabelle 7 des Manuskripts.
06
Die Abwägung
Der präziseste Zuschnitt ist nicht automatisch der klinisch nützlichste. Modus B misst am genauesten, lässt aber die Braue außen vor. Für die Lidchirurgie ist genau die relevant.
| Modus | Abdeckung | Abweichung | ICC links / rechts | Klinische Einordnung |
|---|---|---|---|---|
| A | nur Unterlid, bis zur unteren Braukante | 0,037 ± 0,045 ml | 0,869 / 0,009 | Höchste Präzision, aber ohne Braue. Für Braupathologien kaum brauchbar. |
| B | wie A, medial und lateral erweitert | 0,041 ± 0,060 ml | 0,831 / 0,013 | Beste Gesamtpräzision, schließt die Braue aber weiterhin aus. |
| CEmpfohlener Modus | bis zur oberen Braukante, ganze Braue enthalten | 0,057 ± 0,072 ml | 0,734 / 0,161 | Etwas geringere Präzision, aber der einzige Modus, der Braue und Lid gemeinsam erfasst. Empfehlung für die klinische Verlaufskontrolle. |
| D | beidseitig, über den Nasenrücken verbunden | 0,099 ± 0,095 ml | 0,651 gemeinsam | Geringste Präzision. Nur für die beidseitige Betrachtung sinnvoll. |
07
Was daraus folgt
Das VECTRA H2 misst Strecken und Volumina in der Augenregion reproduzierbar, solange innerhalb einer Aufnahme gearbeitet wird. Für die Dokumentation und die Operationsplanung ist es damit brauchbar.
Für Verlaufskontrollen über Wochen und Monate reicht es nach diesem Stand noch nicht, weil zwischen zwei getrennten Aufnahmen zu viel Streuung entsteht. Der nächste Schritt ist deshalb eine Studie an lebenden Patientinnen und Patienten, unter genau den Bedingungen, die hier bewusst ausgeschlossen wurden.
08
Beteiligte
Die Studie entstand an der Universitätsmedizin Göttingen, in Zusammenarbeit mit der Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst, dem Institut für Anatomie und Embryologie sowie der Abteilung für Medizinische Statistik. Die Namen der Mitwirkenden stehen hier nur als Initialen.
- S. S.
- Konzeption, Messungen an den Dummys, Auswertung, Manuskript
- C. C.
- Methodik, Zweitbeobachtung, Supervision
- M. S.
- Konzeption, klinische Infrastruktur, Supervision
- C. V.
- Konzeption, Zugang zu den Körperspendern
- A.-K. S.
- Methodik, Messungen an den Körperspendern
- A. L.
- Statistische Analyse und Beratung
Status
Manuskript eingereicht, die Begutachtung läuft. Ein Ethikvotum der Universitätsmedizin Göttingen liegt vor.