• Gemeinschaftspraxis für Pathologie Lübeck - Tel-Nr.: 0451-78511
Die Hauptwerkzeuge in der Pathologie sind Messer, Mikroskop und Mikrofon. Daran hat sich in den letzten Jahrzehnten nicht viel geändert. Trotzdem sind gerade in den letzten 10 bis 15 Jahren weitere Methoden und Werkzeuge hinzugekommen, die u.a. eine verfeinerte Diagnostik als Therapiegrundlage ermöglichen, aber auch die Befunderstellung beschleunigen . Die Methoden einschließlich unterstützender Prozesse sind (“Pflicht und Kür”):

Die Beurteilung von krankhaft verändertem Gewebe ist die Hauptaufgabe des Pathologen. Die Befunde mit der höchsten diagnostischen Wertigkeit werden dabei durch die Untersuchung unter dem Mikroskop erhoben. Der Pathologe stellt seine Diagnose dabei auch unter Berücksichtigung des makroskopischen Befundes, der klinischen Angaben, also der Vorgeschichte des Patienten und wird die Diagnose in einem geringen Teil der Fälle durch Zusatzuntersuchungen (Immunhistologie, Molekularpathologie etc.) absichern oder verfeinern.

Die histologische Beurteilung erfolgt an Paraffin eingebettetem Material, das in hauchfeine Scheiben geschnitten, auf Glasobjektträger aufgezogen und gefärbt wird. Die Routinefärbung in der Pathologie ist die Hämatoxilin-Eosin-Färbung (HE-Färbung, H&E-Färbung). In dieser Färbung werden saure Moleküle im Schnitt durch das Hämatoxilin dargestellt, sodass die Kerne, aber auch saure Schleimsubstanzen, Bakterien und Kalk blau erscheinen. Das Zytoplasma der Zellen, Kollagen und proteinhaltige Lösungen werden nuanciert rot angefärbt. Es gibt verschiedene Modifikationen der HE-Färbung und je nach Geschmack des Pathologen können diese kräftig oder flau ausfallen. Mit der HE-Färbung kann der Pathologe die meisten diagnostischen Fragestellungen beantworten.

Alzian-PAS03Eine weitere wichtige Färbung ist die Perjodsäure-Schiffsches Reagenz-(PAS)-Färbung. Mit ihr werden Schleimsubstanzen leuchtend purpur dargestellt. Dieses liefert weitere entscheidende Informationen bei der Beurteilung von Tumoren und der Ausreifung des Epithels im Magen-Darm -Trakt. Pilze und einige seltene Erreger lassen sich mit der PAS-Färbung darstellen. Schließlich hilft die PAS-Färbung, insbesondere diffuse siegelringzellige Karzinome darzustellen, die in der HE-Färbung schwer zu identifizieren sind. Die PAS-Färbung wird bei uns mit einer Alziangrün-Färbung kombiniert. Leicht saure Muzine erscheinen in dieser Kombination braun, saure Muzine färben sich grün an. Die Kombination dieser Färbungen ermöglicht eine eindeutige Klassifikation intestinaler Metaplasien im Magen.

Die Ziehl-MycobacteriumNeelsen-Färbung stellt säurefeste Stäbchen, also Mykobakterien dar. Bei normaler Abwehrlage des Patienten sieht man nur äußerst selten säurefeste Stäbchen. Deshalb wird die Färbung an 5 Serienschnitten durchgeführt. Ein sensitiveres Nachweisverfahren, das auch eine Differenzierung der Mykobakterien erlaubt, ist die Polymerase-Ketten-Reaktion, die auch an Paraffin eingebettetem Gewebe durchgeführt werden kann.
Mit der Elastica-van-Gieson- (EvG)-Färbung werden insbesondere elastische Fasern dargestellt. Sie stellen sich in den oben angeführten Färbung nicht oder unzureichend dar. Die Beurteilung der elastischen Fasern ist wichtig bei der Diagnostik von größeren Blutgefäßen. Auch bei Tumoren beweist die Elastica-Färbung den Einbruch in größere Gefäße, eine Haemangiosis carcinomatosa.
Weitere konventionelle Färbungen heben bestimmte Aspekte der Histoarchitektur hervor. Hierzu gehören verschiedene Trichrom-Färbungen, wie zum Beispiel die Goldner- und die Ladewig-Färbung. Die Goldner-Färbung hebt das Kollagen grün hervor. Die Ladewig-Färbung stellt das Kollagen blau dar und markiert auch das Retikulinfasergerüst, dessen Ausprägung bei gezielten Fragestellungen Diagnose entscheidend sein kann. Das Retikulinfasergerüst kann auch durch eine Versilberungsreaktion dargestellt werden.

Die Zytologie umfasst die Diagnostik an einzelnen Zellen und kleinen Zellverbänden.

Auch außerhalb eines Gewebeverbandes behalten die Zellen bestimmte färberische Charakteristika, die eine Zuordnung ermöglichen. Es ist je nach Lokalisation möglich, einen Tumor oder den Verdacht auf einen Tumor zu diagnostizieren und auch den Tumor zu klassifizieren. Dabei ist die Sensitivität und damit die Aussagekraft weit geringer als die der Histologie einzuschätzen. Vielfach ist aber das Ausgangsmaterial nicht-invasiv oder minimal-invasiv zu gewinnen, sodass manchmal eine schnelle und wenig aufwändige Diagnostik ermöglicht wird. Das diagnostische Ausgangsmaterial bilden:

  • Abgeschilferte Zellen, die als Abstrich oder Abklatsch gewonnen werden (Exfoliativzytologie),
  • Abgeschilferte Zellen, die in Körperflüssigkeiten schwimmen (Aspirationszytologie).
  • Zellen, die durch Spülung von einer Oberfläche abgeschert werden (Spülzytologie)
  • Zellen, die durch direkte Punktion aus einem tumorösen Prozess gewonnen werden (Punktionszytologie).

 

GynZyto01Die Zellen werden als Abklatsch, Ausstrich oder als Zytozentrifugate auf Glasobjektträger aufgebracht, fixiert und gefärbt. Bei der mikroskopischen Auswertung werden die Zellen auf Malignitätskriterien gemustert. Diese betreffen Veränderungen der Kernform und -größe, der Anfärbbarkeit der Kerne, der Chromatinstruktur, der Ausbildung von Nukleolen aber auch die Lagerung von kleinen Zellkomplexen und die begleitende Zellpopulation.

Prinzipiell sind auch immunzytologische Untersuchungen möglich, allerdings färben eine Reihe von Antikörpern die zytologischen Präparate nicht zuverlässig. Als relativ elegante Ausweichmethode bietet sich hierbei das Zytoblock-Verfahren an. Dabei werden die Zellen und Zellkomplexe aus einer Suspension sedimentiert und zum Beispiel in Agarose aufgeschwemmt, die dann beim Abkühlen erstarrt und das Material auch bei der nachfolgenden Paraffineinbettung sicher einschließt. Das Material wird dann wie normales Biopsiematerial weiter verarbeitet. Es sind dann immunhistologische Färbungen möglich. Außerdem lassen sich Zellen in großen Zellkomplexen an Schnittpräparaten viel besser beurteilen. Typische Artefakte der Spülzytologie im Harntrakt, wie zum Beispiel papilliforme tumorverdächtige Zellverbände, können durch Einblockung des Materials sicher als solche entlarvt werden.

Die Schnellschnittdiagnostik stellt quasi die Königsdisziplin in der Pathologie dar. Das Ziel des Schnellschnitts ist es, noch während der Operation Klarheit über

  • die Dignität einer Läsion und
  • die Vollständigkeit der Resektion

 

zu erhalten. Hierzu wird der Tumor möglichst vollständig entfernt und sofort dem Pathologen zur Untersuchung zugeleitet. Der Patient bleibt während dieser Zeit in Narkose. Der Pathologe lamelliert den Tumor und beschreibt ihn. Es wird dann eine (selten auch zwei) repräsentative Schnittscheibe auf einem Objekthalter tiefgefroren und mit einem Gefriermikrotom geschnitten. Der Schnitt wird auf Objektträger aufgezogen und HE-gefärbt. Anschließend wird der Schnitt mikroskopisch untersucht und das Befundergebnis dem Operateur telefonisch persönlich mitgeteilt. Das nachfolgende therapeutische Vorgehen (Beendigung der Operation, weiteres Nachresektat, weitere Operation) richtet sich nach dem Befund.

 Wegen der unmittelbaren operativen Konsequenzen, die in Abhängigkeit von Schnellschnittergebnis getroffen werden, muss für den Schnellschnitt eine strenge Indikation vorliegen. Die Qualität von Gefrierschnitten bleibt methodenbedingt hinter der Qualität von fixiertem Paraffinmaterial zurück. Insbesondere zytologische Details von Zellen sind manchmal nicht mit ausreichender Sicherheit beurteilbar. Weiterführende Untersuchungen, die evtl. zur Abklärung von Differentialdiagnosen nötig sind, sind im Rahmen der Schnellschnittuntersuchung nicht möglich. Der Pathologe lernt während seiner Ausbildung auch beim geringsten Zweifel an einer Malignitätsdiagnose oder bei Differentialdiagnosen , die ein anderes therapeutisches Vorgehen erfordern, keine definitive Diagnose mitzuteilen und auf die Paraffineinbettung zu verweisen. Ein definitives Ergebnis liegt dann in den meisten Fällen bereits am nächsten Tag vor. Diese Fälle repräsentieren bis 5% aller Schnellschnittuntersuchungen.

Zum Mammakarzinom, in dessen Diagnostik und Behandlung die Schnellschnittuntersuchung eine zentrale Rolle spielt, sind in Zusammenarbeit mehrerer Fachgesellschaften Leitlinien erstellt worden, die in 2004 zertifiziert wurden. Gerade beim Mammakarzinom wird die Schnellschnittuntersuchung weiterhin eine zentrale Säule bilden, weil gerade sie die Brust erhaltende Therapie ermöglicht. Bei suffizienter Markierung des Tumorexstirpats durch den Chirurgen kann im Falle eines positiven Randstatus eine gezielte, Gewebe sparende Nachresektion durchgeführt werden.

Die Immunhistologie stellt eine wesentliche Ergänzungsmethode für die Diagnostik dar. Mit ihr lassen sich gezielt bestimmte Proteine (Eiweiße) durch Antikörper in Zellen färberisch darstellen. Die diagnostisch interessanten Proteine sind

  • Differenzierungsmarker
  • Funktionsproteine
  • therapeutische Zielproteine oder
  • Proteine von Erregern

Mit Differenzierungsmarkern können Tumoren charakterisiert werden oder bestimmte Zellsorten im Schnitt gezielt dargestellt werden. Mit Funktionsproteinenp5302 gelingt die Darstellung von Tumoreigenschaften (z.B. Wachstumsrate) im Schnitt. Herausragende Bedeutung hat die Darstellung von Proteinen, die das Angriffsziel für bestimmte Medikamente darstellen. Dazu gehören u.a. die Östrogen- und Progesteronrezeptoren beim Mammakarzinom. Auch Erregerproteine lassen sich immunhistologisch darstellen, vielfach sind aber konventionelle Methoden ausreichend oder aber molekularbiologische Methoden überlegen.

Antikörper Methode Metastase

Gelelektrophorese_1

Molekularpathologische Methoden werden erst in jüngerer Zeit auch für diagnostische Fragestellungen eingesetzt. Im Gewebe werden damit bestimmte Aspekte der Erbinformation von erkranktem Gewebe auf der DNA und der RNA zugänglich. Neben der mit der Immunhistologie darstellbaren Proteinausstattung eines Gewebes lassen sich mit molekularpathologischen Methoden weitere submikroskopische Eigenschaften von krankhaftem Gewebe erfassen. Die Notwendigkeit, auch auf DNA-Ebene und RNA-Ebene zum Beispiel Tumorzellen zu charakterisieren, ergibt sich aus mehreren Gründen:

  • Gegenüber der Immunhistologie sind molekularbiologische Methoden potentiell sensitiver.
  • Die molekularbiologischen Methoden sind universell einsetzbar, Voraussetzung für die Darstellung eines Gens oder seines Genprodukts ist im Wesentlichen nur die Kenntnis der Sequenz.
  • Molekulare Methoden erlauben Untersuchungen und Aussagen, die mit konventionellen Methoden nicht oder nur eingeschränkt zu leisten sind (Klonalitätsuntersuchungen, Erregersubtypisierung, Mutationsnachweis).

SONY DSCUnter den vielen molekularbiologischen Methoden werden in der Praxis für diagnostische Fragestellungen im Wesentlichen

 

Trotz dieser Neuentwicklungen und der damit verfeinerten Diagnostik werden diese Methoden sicher nicht die pathologische Basisdiagnostik verdrängen, sondern nur verfeinern.

Obduktion

Die Sektionstätigkeit des Pathologen spielt eine zur Zeit immer kleiner werdende Rolle. Dieses reflektiert nicht unbedingt nur die immer geringer werdende Akzeptanz der Sektion bei Angehörigen und Klinikärzten, sondern ist auch Ausdruck dessen, dass die Diagnostik vor und während der Therapie letztendlich auch durch das Zusammenspiel von Endoskopie, minimal-invasiver Chirurgie und dem klinischen Pathologen ein viel höheres Maß an Sicherheit aufweist als noch vor 20 Jahren.

Der Pathologe obduziert in einem klinischen Kontext. Es ist seine Aufgabe

  • Grunderkrankungen,
  • sich daraus ergebende Folgeerkrankungen und
  • die Todesursache festzustellen.

 

Wichtig ist die Abgrenzung zur Tätigkeit der Rechtsmediziner, deren Ziel es ist, unnatürliche Todesursachen zu klären. Bei Anhaltspunkten für eine nicht-natürliche Todesursache muss der Pathologe die Sektion unterbrechen und die Staatsanwaltschaft einschalten.

Die wichtigste Funktion der klinischen Obduktion besteht in der Qualitätssicherung von Diagnostik und Therapie. Die Obduktion und die anschließende Demonstration der Obduktionsergebnisse, die dann mit den Klinikern diskutiert werden, erlauben die ganzheitliche Betrachtung des Krankheitsgeschehen. Obduktionen stellen dabei einen wichtigen Ausbildungsteil für angehende Pathologen, aber auch für klinisch tätige Ärzte dar. Für nicht chirurgisch tätige Ärzte besteht dabei die Möglichkeit der direkten Betrachtung von krankheitsbedingten Veränderungen. Der Wert dieser direkten Inaugenscheinnahme ist bei der nachträglichen Korrelation des Befundes mit vorangegangenen Röntgen- oder Ultraschallbildern unschätzbar.

Telepathologie

Wie im privaten und geschäftlichen Bereich, so profitiert auch die Medizin in bestimmten Bereichen von den Möglichkeiten des Internets bzw. virtueller privater Netzwerke (VPN). Bild-, Text-, Binär- und Sprachinformationen können Dank der mittlerweile flächenhaft zur Verfügung stehenden breitbandigen Anschlüsse mit ADSL (z.B. T-DSL), aber auch durch Kanalbündelung von ISDN-Anschlüssen in Quasi-Echtzeit über weite Distanzen verschickt werden. Den elektronische Austausch von binären Informationen über große Distanzen bezeichnet man mit dem Kunstwort Telematik. Im Rahmen der Pathologie werden diese Möglichkeiten unter dem griffigen Begriff der Telepathologie zusammengefasst. Sie umfasst eine Reihe von Zielsetzungen, die mit unterschiedlichen Methoden umgesetzt werden.

Prinzipiell kann man unterscheiden, ob ein Fall zwischen 2 Pathologen im Rahmen eines fachlichen Konsils diskutiert wird oder ob die primäre Befundung eines Präparates durch den Pathologen nicht direkt am Mikroskop sondern am Computerbildschirm erfolgt. Mit diesem Verfahren können so im Wesentlichen Schnellschnitte in Krankenhäusern durchgeführt werden, die keinen Pathologen vor Ort haben. Obwohl die Schnellschnittdiagnostik mit Hilfe der Telepathologie bereits an einigen Orten auch in Deutschland durchgeführt wird, ist sie in nicht unerheblichem Maße umstritten. Dieses hat einerseits fachliche und methodische Gründe: Auch ein hochauflösendes Bild auf einen Computerbildschirm liefert nicht die Detailfülle und den Überblick wie ein Präparat, das man direkt unter dem Mikroskop betrachtet. Gerade in schwierigen Fällen kann dann der Informationsverlust eine definitive Diagnose verhindern. Viel entscheidender und mit juristischen und berufsständischen Einwänden zusammenhängend ist die Tatsache, dass der befundende Pathologe auch auf die persönliche makroskopische Untersuchung des Gewebes und auf die Auswahl der Probe verzichten muss. Im Rahmen des Tele-Schnellschnitts muss eine andere Person vor Ort die eigentliche Arbeit des Pathologen übernehmen, während diese deligierte Arbeit vom Pathologe am anderen Ende der Leitung nahezu ohne Korrekturmöglichkeiten verantwortet werden muss. Hierbei muss man sich vergegenwärtigen, dass ein Schnellschnitt nur dann sinnvoll und indiziert ist, wenn daraus unmittelbar therapeutische und in der Regel nicht mehr umkehrbare operative Konsequenzen folgen. Auch der Zuschnitt muss deshalb von einem einschlägig erfahrenen Arzt, also mindestens einem fortgeschrittenen Weiterbildungsassistenten im Fach Pathologie durchgeführt werden. Eine Delegation des Zuschnitts an nicht-ärztliches Personal verbietet sich vollkommen. Die gängige Praxis, dass der Operateur den Zuschnitt übernimmt, ist ebenfalls nicht juristisch einwandfrei zu lösen. Zum einen bleibt das Problem, dass der Pathologe als einziger Arzt die juristische Verantwortung für die Diagnose übernehmen muss, ohne dass er wirklich ausreichend auf die Qualität der Diagnostik vor Ort Einfluss nehmen kann. Zum anderen stellt diese Vorgehensweise nach gängiger Auffassung eine Verletzung der Fachgebietsgrenzen dar und ist somit aus standesrechtlichen Gründen nicht zulässig (auch wenn es sich hierbei um das inhaltlich schwächste Argument handelt, stellt es tatsächlich das formaljuristisch gewichtigste Argument dar). Bevor also die Tele-Schnellschnittdiagnostik eingesetzt werden kann, sind die Haftungsfragen, also insbesondere die Frage, wer kann/darf/muss den Zuschnitt machen, eindeutig zu klären.

Trotzdem lässt sich aber das Internet auch schon jetzt sinnvoll einsetzen. Es ist möglich, Fälle auch über eine große Distanz mit Kollegen oder Spezialisten live oder auch zeitlich versetzt zu diskutieren. Dieser Vorgang wird als Telekonsultation bezeichnet. Die Telekonsultation bietet sich insbesondere in Fachdisziplinen an, die mit Bildinformationen arbeiten, also insbesondere Radiologen und Pathologen. Sie wird sich im Wesentlichen auf schwierige, seltene und ungewöhnliche Fälle beschränken. Sofern für die Lösung eines Falls Spezialuntersuchungen nötig sind, die nicht vor Ort bereit gehalten werden, wird die Telekonsultation zumindest das weitere diagnostische Vorgehen bahnen, aber nicht beschleunigen oder verbessern. Trotzdem stellen die Möglichkeiten des elektronischen Bildversands eine Plattform dar, mit deren Hilfe eine zweite Meinung eingeholt werden kann und so unter Umständen eine Bestätigung, Verfeinerung oder auch Korrektur der Arbeitsdiagnose erfolgen kann.

Anwendung in der Pathologie

Alles, was diagnostisch und therapeutisch unternommen wird, muss adäquat schriftlich dokumentiert werden. Das gilt für jedes medizinische Fach gleichermaßen, auch wenn die Dokumentation in vielen Disziplinen sicherlich einen geringeren Raum als die praktische Arbeit einnimmt. Für den Pathologen (ähnliches gilt für den Radiologen) besteht die praktische Arbeit in der gleichzeitigen Erhebung und Dokumentation von makroskopischen und mikroskopischen Untersuchungsbefunden, d.h. beim Mikroskopieren wird der Befund diktiert. Die anschließende Transkription der Diktate erfolgt in der Regel durch Schreibkräfte, die sich speziell in die medizinische Terminologie eingearbeitet haben und sich an die speziellen Sprachgewohnheiten des diktierenden Arztes angepasst haben.

 Seit zirka 10 Jahren gibt es daneben aber auch die Möglichkeit, die Diktate mit Hilfe von Spracherkennungsprogrammen direkt durch den Computer in Text umwandeln zu lassen. Während anfänglich (d.h. bis 1997) noch eine diskrete Sprechweise erforderlich war (d.h. jedes Wort musste durch eine kurze Sprechpause vom nachfolgenden getrennt werden), gibt jetzt nur noch Programme, die eine kontinuierliche natürliche Sprechweise zulassen und sogar erfordern.

Die Möglichkeit der automatischen Spracherkennung wird meiner Einschätzung nach keineswegs dazu führen, dass die medizinischen Schreibkräfte überflüssig und entlassen werden. Sie eröffnet für den Arzt einfach neue Möglichkeiten, den Arbeitsablauf zu gestalten. Spracherkennung stellt dabei eine komplementäre Technologie der Diktatumsetzung dar.

Aber sehen Sie sich erst einmal Spracherkennung in der Praxis an: ich habe einen kurzen Film über den Gebrauch von Dragon NaturallySpeaking produziert. Sie können ihn in verschiedenen Formaten herunterladen:

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Die Technologie der Spracherkennung

Sprache zu erkennen und zu verstehen ist für uns etwas völlig normales, so dass wir normalerweise keinen Gedanken an die Komplexität, die sich dahinter verbirgt, verschwenden. Die Entwicklung der automatischen Spracherkennung hat aber gerade wegen der Komplexität dieser scheinbaren Banalität über 20 Jahre gedauert. Erst mit der Entwicklung leistungsfähiger Prozessoren wurde die Spracherkennung als Produkt für den Consumer-Markt möglich, denn Spracherkennung erfordert einen großen und permanenten Rechenaufwand. Vom gesprochenen bis zum geschriebenen Wort durchlaufen die Bits und Bytes viele aufeinander aufbauende Analysen und Reanalysen. Am Ende steht mittlerweile in mehr als 95 % der Fälle das richtige Wort auf dem Bildschirm. Was passiert dabei im Computer im Einzelnen?

Zunächst wird die Sprache über ein Mikrofon in die Soundkarte des Computers eingespeist. Das Mikrofon wandelt dabei die Schwingungen der Luft in ein analoges elektrisches Signal um. Gute Mikrofone für die Spracherkennung filtern dabei schon unerwünschte Nebengeräusche heraus. Dabei werden ganz tiefe und ganz hohe Töne nicht berücksichtigt. Durch die Richtungscharakteristik des Mikrofons werden die Signale des Sprechers bevorzugt, durch die Verschaltung von mehreren Mikrofonen lassen sich auch gezielt Störgeräusche herausfiltern. Sehr moderne Desktop-Mikrofone sind sogar in der Lage, einen Sprecher, der sich bewegt zu verfolgen und den “Fokus” durch interne Analyse des Schallsignals auf den Sprecher zu richten.

In der Soundkarte wird das analoge elektrische Signal, das im Prinzip den gleichen Kurvenverlauf wie die Schalldruckkurve des Sprachsignals aufweist, digitalisiert. Dabei wird mit einer konstanten Frequenz und mit einer vorgegebenen Auflösung das Signal abgetastet. Dabei wird die glatte Kurve im Prinzip in eine treppenartige Kurve umgewandelt, bei der die Höhe der jeweiligen Treppenstufe durch eine Zahl ausgedrückt werden kann. Übliche Abtastfrequenzen für die Spracherkennung liegen bei 11 kHz. ViaVoice benutzt dabei als einziges Programm sogar 22 kHz als Sampling-Frequenz. Das Sprachsignal liegt jetzt digitalisiert vor, d.h. der Kurvenverlauf kann als eine Folge von Zahlen beschrieben werden. Und so gibt die Soundkarte die Information an den Prozessor

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Im Prozessor

Im Prozessor durchlaufen jetzt die weiteren Schritte. Dabei müssen die sehr umfangreichen Datenmengen zunächst einmal deutlich reduziert werden, indem versucht wird, Muster erkennbar zu machen. Dabei wird analysiert, mit welcher Intensität in bestimmten Frequenzbändern Töne vorkommen. Dieses geschieht durch eine mathematische Analyse, die Fast-Fourier-Transformation genannt wird. Das muss man nicht in Einzelnen verstehen, dafür gibt es ja Mathematiker. Das wichtigste ist aber, dass dieses schnell geschieht, denn während der Computer den Datenstrom analysiert, kommen ja weitere Daten vom Sprecher an und gleichzeitig müssen die vorangegangenen Sprachdaten auf den nachfolgenden Ebenen weiter verarbeitet werden. Eine grafische Falschfarbendarstellung des Ergebnisses einer FFT zweier Wörter ist hier dargestellt. Schon bei der Betrachtung kann man Silben abgrenzen, erkennt ähnliche Laute (z.B. die beiden “o” in Pathologie) und ahnt, dass ich das “i” in Pathologie gedehnt ausgesprochen habe.

Hinter den hier grafisch erkennbaren Lauten verbergen sich die Phoneme, die der Prozessor nun als nächstes zu identifizieren versucht. Dazu werden die noch immer sehr umfangreichen Klanginformationen anhand charakteristischer Merkmale reduziert und mit Hilfe von Merkmalsvektoren beschrieben. In ähnlicher Weise werden übrigens auch beim Hören die Datenmengen der akustischen Information zunächst drastisch reduziert, bevor das Gesagte analysiert wird. Der spracherkennende Computer führt alle 10 msec eine entsprechende Analyse durch. Im Ergebnis erhält er so 100mal pro Sekunde die Information, welches Phonem gerade ausgesprochen wurde.

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Phonemanalyse

Phoneme sind die kleinsten Anteile unserer gesprochenen Sprache. Jeder Buchstabe der gesprochenen Sprache repräsentiert ein oder mehrere Phoneme. Durch die Kombination von Buchstaben wird mit der Schrift versucht, die verschiedenen Phoneme der gesprochenen Sprache zu symbolisieren (z.b. sch oder kurze Ausprache eines Vokals vor einem Doppelkonsonant, lange Aussprache durch Verdopplung eines Vokals etc.). Im Deutschen gibt es ca. 60 Phoneme. Die Tabelle zeigt vier Phoneme, die in der Schrift mit dem “a” symbolisiert werden. Aber man sieht auch an dem Wort “besser”, dass dieses im normalen Redefluss eher auf einen kurzen A-Laut endet, obwohl es mit “er” geschrieben wird.

A kurzes offenes a, wie in „hat“ [H A T]
A# schwaches a (a-Schwa), wie in „besser“ [B AE S A#]
A: langes geschlossenes a, wie in „Wahl“ [V A: L]
AN nasaliertes ‚a‘ (kurz oder lang), wie in „Chanson“ [S% AN S O N]

Bei normalem Sprechtempo mit 2 bis 3 Worten pro Sekunde und einer Frequenz von 100 Phonemanalysen pro Sekunde wird jedes Phonem mehrmals repräsentiert sein, also aus “Magen” wird in dieser Analysestufe: M-M-M-A-A-A-A-A-A-G-G-E-E-N-N-N. Dabei sind gerade die Konsonanten meist nicht eindeutig (Magen/Maden/nagen etc.), da deren Merkmalsvektoren nach der Analyse überlappende Eigenschaften aufweisen können. Ein mögliches ähnliches Ergebnis der Analyse könnte deshalb auch M-N-M-O-A-A-A-G-K-G-E-N-N-N sein. Völlig klar: das erste N ist in Wirklichkeit doch ein M und die Kombination “MOA” gibt es in so häufigen Worten wie Moabit, Samoa und …, ist also nicht sehr wahrscheinlich. Der Computer analysiert die Übergangswahrscheinlichkeiten der Phonemanteile in ähnlicher Weise mit einem Verfahren, das Hidden-Markov-Modell genannt wird. Bei dieser Analyse werden auch unterschiedliche Sprechtempi normalisiert und Dehnungen oder verschluckte Phoneme kompensiert (“Magn”).

Die Phoneme sind die Buchstaben der Spracherkennung. Alle Wörter, die das Spracherkennungsprogramm erkennen soll, sind phonemisch hinterlegt. Sofern mehrere Aussprachen möglich sind, werden auch verschiedene Ausspracheformen aufgenommen. Das Aussprachelexikon der Spracherkennung ist natürlich auch phonemisch geordnet. Die Organisation erfolgt dabei in Form einer Baumstruktur (statt der Lexeme müssten hier die Phoneme stehen, es geht ja nur um’s Prinzip).

Die Baumstruktur verringert den Suchaufwand des Progammes und spart so Rechenzeit.

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Die Wortauswahl

Nach Abschluss der phomenischen Analyse hat der Computer eine vage Vorstellung von dem, was wirklich gesagt bzw. diktiert wurde. Für jedes Wort oder auch vermeintliches Wort behält der Computer zunächst mehrere Arbeitshypothesen im Speicher. Die unterschiedlichen Möglichkeiten können dabei mal mehr mal weniger stark voneinander abweichen. Wenn das Wort Magen gesagt wurde, kann es sein, dass der Computer dann als alternative Wortliste <man, mögen, Maden, Magens, nagen, lagen> auswählt. Wie man sieht können die Wortbedeutungen semantisch völlig differieren, oder aber auch nur eine andere grammatische Form des gemeinten Wortes repräsentieren. Wenn der Computer für jedes Wort nur 5 Alternativen im Speicher belässt, ergeben sich schon bei einem Satz mit 10 Wörtern unüberschaubar viele Möglichkeiten (knapp 10 Millionen). Die Auswahl der richtigen Wortfolge gleicht der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Wie schaffen es die Programme, trotzdem den richtigen oder fast richtigen Satz zu finden? Wie können sie unsinnige oder sinnfreie Sätze aus den Möglichkeiten ausschließen?

Eines ist klar: Die Computer verstehen nicht was wir sagen. Sie führen auch keine grammatische oder semantische Analyse unserer Sätze durch. Alle bisherigen Versuche, über eine solche Analyse zu einer guten Erkennungsgenauigkeit zu gelangen, sind wenig erfolgreich gewesen (vergl. auch das Verbmobil-Projekt). Das ist auch der Grund, weshalb Übersetzungsprogramme so schlecht funktionieren und in der Praxis schlicht unbrauchbar sind. Um die Riesenauswahl von Möglichkeiten auf eine Auswahl, die dann auf den Bildschirm gelangt, zu reduzieren, nutzt das Programm wiederum statistische Methoden. Im Sprachmodell des Spracherkenners ist hinterlegt, welche Wortkombinationen häufig vorkommen. Die Nachbarschaft eines Wortes bestimmt deshalb, welches Wort letztendlich ausgewählt wird. Wortkombinationen werden rein unter dem Gesichtspunkt der Häufigkeit des Auftretens ausgewählt. Phrasenhafte Formulierungen (z.B. in medizinischen oder juristischen Texten) werden deshalb besonders gut erkannt. Genutzt werden dabei Gruppen aus zwei oder drei Wörtern, die so genannten Bigramme und Trigramme. Die Bi- und Trigramme werden durch die Analyse von großen Textmengen gefunden. Ein Standard-Vokabular wird dabei auf einer breit gestreuten Basis von Texten beruhen, ein Fachvokabular baut im besten Falle ausschließlich auf Texten des Anwenders auf. Viele Formulierungen in Diktaten innerhalb eines Fachgebietes sind dann durch die Trigramm- und Bigrammstatistik abgesichert, so dass Erkennungsfehler minimiert werden.

Zukünftige Versionen von Spracherkennungsprogrammen werden sicherlich eine vertiefte grammatische Analyse von Wortfolgen bieten. Die Grammatik ist ja gerade im Deutschen wichtig für das Verständnis des Textes.

Informationsmanagement

Die Bewertung einer Gewebsprobe beruht auf

  • der makroskopischen und mikroskopischen Analyse,
  • den klinischen Angaben des einsendenden Arztes und
  • auf den Vorbefunden des Patienten.

Deshalb ist der schnelle Zugriff auf die Vorbefunde bei uns im Haus wichtig. Zur Verwaltung und Archivierung der Befunde benutzen wir ein Datenbanksystem, das speziell auf die Bedürfnisse von Pathologen ausgerichtet ist.

Die Befund-Datenbank als zentrales Archiv, das auf dem MS SQL-Server aufbaut, wird von einer vielfältigen Peripherie an Software-Modulen umgeben. Diese beschleunigen Zugriff, Eingabe und Auswertung der Daten. Zu diesen Modulen gehören

  • ein Scan-Modul zum Scannen und automatischen Einlesen der Überweisungsscheine
  • das digitale Diktieren
  • die Anbindung der Datenbank an Word
  • die Spracherkennung
  • eine Archivierungssoftware
  • das Abrechnungsmodul für KV und PKV
  • HL7- und LDT-Schnittstelle
  • Email-Schnittstelle zum verschlüsselten Befundversand in KVSafeMail
  • die Fax-Software.

Seit 2002/03 haben wir ein Qualitätsmanagement-System (QMS) in unserer Praxis eingeführt. Hierbei haben wir uns primär an den Erfordernissen der DIN EN ISO 9001:2000 orientiert. Die DEKRA-its hat unser QMS aufgrund einer Prüfung der Dokumentation und eines Systemaudits vor Ort als normenkonform erklärt und damit zertifiziert.

Qualität – was ist das genau?

Qualität ist ein positiv besetzter Begriff. Jeder hat eine Vorstellung von der Bedeutung des Wortes, gerade im Zusammenhang mit Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung. Es wird meist im Sinne von hoher Qualität oder Güte verwendet. Im Rahmen des Qualitätsmanagement hat dieses Wort aber eine ursprünglichere Bedeutung im Sinne von Eigenschaft (“qualitas”) des Produktes oder der Dienstleistung. In diesem Sinne meint Qualität die Übereinstimmung der Eigenschaften eines Produkts oder einer Dienstleistung mit den Kundenanforderungen, aber auch die Übereinstimmung der Fertigungsprozesse und Produkteigenschaften mit der Qualitätsbehauptung des Produzenten/Dienstleisters. Man unterscheidet 3 Kategorien bzw. Ebenen der Qualität: die Strukturqualität, die Prozessqualität und die Ergebnisqualität, die voneinander abhängig sind. Die Strukturqualität einer Einrichtung beschreibt deren infrastrukturelle Ausstattung (Räume/Geräte) aber auch die personelle Ausstattung und die Ausbildung der Mitarbeiter. Die Prozessqualität erfasst die Dokumentation der Arbeitsabläufe und die Abstimmung zwischen den Arbeitsprozessen. Die Ergebnisqualität stellt das höchste Ziel des QM dar: “Entscheidend ist, was hinten ‘rauskommt.” Wichtig ist es, die Vorgaben der Ergebnisqualität explizit zu benennen, so dass das Erreichen dieser Ziele auch gemessen und damit belegt werden kann. So wird aus einer bloßen Qualitätsbehauptung oder einem anekdotischen Qualitätsbeleg ein systematischer Qualitätsnachweis. Deshalb werden unter dem Begriff der Ergebnisqualität die Maßnahmen zur Qualitätssicherung (Messung, Analyse und Verbesserung) summiert.

Qualitätskategorien2

Qualitätsmanagement – wozu?

Zunächst: Alle Anbieter ärztlicher Leistungen (Niedergelassene und Kliniken) müssen seit 01.01.2004 ein betriebsinternes Qualitätsmanagement eingeführt haben. Es werden allerdings keine Vorgaben bezüglich der Form und des Umfangs gemacht. Das QMS muss auch nicht von einer unabhängigen Prüfstelle zertifiziert werden. Im Prinzip reicht das schriftlich fixierte Statement: “Die diagnostischen und therapeutischen Maßnahmen in der Praxis… erfolgen entsprechend der Leitlinien der Fachgesellschaften und der Arbeitsgemeinschaft der wissenschaftlichen und medizinischen Fachgesellschaften”, um den Formerfordernissen Rechnung zu tragen. Deshalb gibt es Normen, die die Erfordernisse detailliert spezifizieren. Die international einheitliche und anerkannte Norm DIN EN ISO 9001:2008 stellt eine universelle Norm dar, die im produzierenden Betrieben, aber auch in der Version von 2000 und 2008 in Dienstleistungsbetrieben gut angewendet werden kann. Die Abkürzungen DIN stehen für Deutsche Industrienorm, EN für Europäische Norm und ISO für International Standard Organisation.

Die Hauptziele des Qualitätsmanagement nach ISO 9001:2008 sind:

  1. der Qualitätserhalt und die ständige Verbesserung,
  2. aktives Fehlermanagement und
  3. die Kundenorientierung des Betriebes.

 

Diese Ziele führen zu besseren Produkten bzw. Dienstleistungen und steigern die Kundenzufriedenheit.

Qualitätsmanagement – wie?

Ansätze, die nach subjektiver Gewichtung nur punktuell oder sektoral Arbeitsprozesse regeln, können keine guten Ergebnisse liefern. Solche Ansätze gleichen oft einer Flickschusterei, die meist erst dann einsetzt, wenn sich bestimmte Fehler wiederholt haben oder “das Kind bereits in den Brunnen gefallen ist”.  Qualitätsmanagement muss systematisch und umfassend erfolgen. Nur wenn man primär strukturierte Ansätze verfolgt, wird man ein zufriedenstellendes Ergebnis erwarten können. Die DIN ISO 9001:2008 bietet ein umfassendes Instrumentarium, auch eine Dienstleistungsinstitution wie eine Pathologie-Praxis mit all ihren spezifischen Aspekten abzubilden und zu entwickeln. Aufgrund ihrer Universalität und ihrer weiten Verbreitung ist die DIN ISO 9001:2008 die Grundlage der ersten Wahl für ein Qualitätsmanagementsystem und eine Zertifizierung. Da die Norm selbst weiterentwickelt wird, ist sie besonders zukunftssicher.