SlicerHeart ist eine freie, Open Source-Software für die medizinische Bildanalyse mit besonderem Fokus auf kardiale Diagnostik. Sie stellt spezialisierte Werkzeuge für die Analyse, Visualisierung, Modellierung und interventionsbezogene Planung auf Basis kardialer bildgebender Daten wie der dreidimensionalen Echokardiografie (3DE), Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) bereit. Die Software wird in der kardiovaskulären Forschung, klinischen Ausbildung und zur Planung komplexer Eingriffe, insbesondere bei angeborenen Herzfehlern, eingesetzt.
Hintergrund und Entwicklung Die Entwicklung von SlicerHeart begann aus der klinischen und forscherischen Notwendigkeit heraus, spezialisierte Werkzeuge für die quantitative Analyse komplexer Herzstrukturen in frei verfügbarer Software zu schaffen. Die übergeordnete Plattform 3D Slicer bietet die Grundlage für die medizinische Bildverarbeitung, welche durch die in SlicerHeart integrierten Lösungen für die spezifischen Anforderungen der kardiologischen Bildgebung, wie der Verarbeitung von 3D/4D-Ultraschalldaten oder der modellbasierten Planung von Klappeninterventionen, erweitert wird.
Das Projekt wird von einem internationalen, interdisziplinären Konsortium aus Klinikern, Ingenieuren und Informatikern getragen. Die erste offizielle, begutachtete Beschreibung der Software und ihrer Architektur wurde 2022 in der Fachzeitschrift Frontiers in Cardiovascular Medicine veröffentlicht. Seit den ersten verfügbaren Versionen ab 2015 wurde SlicerHeart zehntausendfach heruntergeladen und in zahlreichen wissenschaftlichen Studien eingesetzt.
Funktionen und Module SlicerHeart erweitert 3D Slicer durch eine Sammlung von Modulen, die einen kompletten Workflow für die kardiale Bildanalyse unterstützen.
Datenimport und -vorverarbeitung Import und Korrektur von DICOM-Daten aus 3D/4D-Ultraschallsystemen (z. B. Philips 4D-DICOM-Patcher). Integration und Registrierung multimodaler Datensätze (z. B. Fusion von Echokardiographie- und MRT-Daten).
Segmentierung und Quantifizierung Halb- und vollautomatische Werkzeuge zur Segmentierung kardialer Strukturen wie Ventrikel, Vorhöfe und Herzklappen. Umfangreiche Quantifizierungsfunktionen zur Vermessung von Klappenannulus-Durchmessern, -Flächen, Blatthöhen, Öffnungsflächen und Volumina. Batch-Verarbeitung für die Analyse größerer Studienkohorten und Export der Ergebnisse in Tabellenformate (z. B. CSV).
Visualisierung Spezialisiertes „Echo Volume Render“-Modul für die interaktive, volumetrische Darstellung von 3D/4D-Ultraschallaufnahmen. Erweiterte Ansichten für Herzklappen mit multiplanarer Reformatierung und Schnittdarstellungen.
Modellierung und Interventionsplanung „Baffle Planner“: Werkzeug zur virtuellen Planung intraatrialer Baffles (z. B. für die Mustard- oder Senning-Operation). „Valve Planner“: Modul zur Simulation und Planung von Klappenrekonstruktionen oder Transkatheterklappen. Generierung patientenspezifischer 3D-Modelle für den 3D-Druck oder den Export in Finite-Elemente-Simulationssoftware.
Anwendungsgebiete SlicerHeart wird in einer Reihe von klinischen und wissenschaftlichen Domänen eingesetzt. In der Grundlagen- und klinischen Forschung dient es der quantitativen Analyse von Herzgeometrie und -funktion in wissenschaftlichen Studien. Darüber hinaus wird die Software zur patientenspezifischen Interventionsplanung genutzt, insbesondere zur Vorbereitung komplexer katheterbasierter oder chirurgischer Eingriffe in der pädiatrischen Kardiologie und bei angeborenen Herzfehlern. Ein weiteres Feld ist die biomechanische Modellierung, bei der SlicerHeart segmentierte 3D-Modelle als Ausgangspunkt für Simulationsstudien, wie Finite-Elemente-Analysen von Herzklappen, bereitstellt. Zusätzlich findet die Software in der Lehre und Ausbildung Anwendung, wo sie zur Visualisierung komplexer kardialer Anatomien und Pathologien zu Schulungszwecken eingesetzt wird.
Förderung und wissenschaftliche Anerkennung Die Entwicklung und Weiterentwicklung von SlicerHeart wurde durch folgende namhafte Institutionen, Fördereinrichtungen und Programme unterstützt und anerkannt: Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP): Department of Anesthesia and Critical Care; Cardiac Center Innovation Fund; The Cora Topolewski Pediatric Valve Center Program. National Institutes of Health (NIH), USA: National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) – Förderkennzeichen R01 HL153166. National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) – Förderkennzeichen P41 EB015902 („National Center for Image Guided Therapy“). National Cancer Institute (NCI) – Vertragsnummer 19X037Q zur Unterstützung des „Imaging Data Commons“. Kanadische Förderinstitutionen: Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC). Cancer Care Ontario, finanziert durch das Ontario Ministry of Health and Long-Term Care. Gemeinnützige und philanthropische Unterstützung: Big Hearts to Little Hearts. Verschiedene Forschungsfonds des Children’s Hospital of Philadelphia.
Literatur
Weblinks SlicerHeart – Website von SlicerHeart 3D Slicer – Website der Hauptplattform
Einzelnachweise
Kategorie:Freie medizinische Software Kategorie:Kardiologie