Seit Einführung der Computertomographie (CT) [39] haben Schnittbildverfahren
nicht nur die radiologische Diagnostik, sondern auch die Behandlung vieler Krankheiten
stark beeinflußt. Die Entwicklung der bildgesteuerten Therapie wäre ohne solche
Techniken nicht denkbar. Erst ihre präzise räumliche Zuordnung von Strukturen und
Prozessen ermöglicht die exakte Planung und Kontrolle interventioneller Maßnahmen.
Diese Zuordnung ist etwa bei der Projektionsdarstellung der klassischen Röntgenaufnahme
nicht gegeben.
Verschiedene bildgebende Verfahren (Modalitäten) unterscheiden sich wesentlich
in der Art der dargestellten Information. Einige Beispiele hierzu sind in den Abbildungen
1.1 und 1.2 gezeigt. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Verfahren zur
Abbildung anatomischer Strukturen (Morphologie, vgl. Abb. 1.1) und solchen, die
funktionelle Vorgänge darstellen (Abb. 1.2). Bei letzteren kann es sich beispielsweise
um Stoffwechselaktivität oder den Grad der Durchblutung (Perfusion) handeln.
Das preiswerteste und nach wie vor am häufigsten eingesetzte anatomische Schnittbildverfahren
ist die auf Röntgenstrahlen basierende CT (Abb. 1.1a). Sie besitzt allerdings
aufgrund der geringen Unterschiede im Absorptionsverhalten verschiedener
Körpergewebe nur einen sehr geringenWeichteilkontrast. Knöcherne Strukturen dagegen
vermag sie mit hoher räumlicher Auflösung in einem physikalisch wohldefinierten
Wertebereich darzustellen.
Im Vergleich hierzu ist die Kernspin- oder Magnetresonanztomographie (MRT,
Abb. 1.1b–d) in der Lage, Weichteile differenziert abzubilden. Für Knochen wiederum
ist sie aufgrund von deren geringem Wassergehalt gewissermaßen
”
blind“. Andererseits
lassen sich über die Wahl der Meßparameter mit diesem Verfahren völlig
verschiedene Aspekte des untersuchten Objekts abbilden.
Unter den funktionellen Verfahren sind die sogenannte Positronenemissionstomographie
(PET, Abb. 1.2a) und die Single-Photon-Emissionscomputertomographie
(SPECT) die verbreitetsten. Bei beiden wird dem Patienten zun¨achst ein Radiopharmakon
injiziert. Dessen räumliche Verteilung im Körper wird dann anhand der
emittierten Strahlung berechnet. Dabei kommen im wesentlichen dieselben mathematischen
Verfahren bei der Bildrekonstruktion zum Einsatz wie bei der CT. [...]
Inhaltsverzeichnis
- Motivation und Gliederung
- Stand der Forschung
- Registrierung
- Geometriebasierte Verfahren
- Voxelbasierte Verfahren
- Patientenmodelle und Transformationen
- Validierung
- Synthetische Bilddaten
- Konsistenz wiederholter Registrierung.
- Konsistenz serieller Registrierung
- Stereotaktischer Gold-Standard
- Bildfusion
- Software-Pakete
- AIR
- UMDS Geomcal / Rview
- SPM . .
- Positionierung dieser Arbeit
- Registrierung
- Bilder, Koordinaten und Transformationen
- Begriffe
- Transformationen
- Starre und affine Transformationen
- Parameterdarstellungen und Anzahl der Freiheitsgrade
- Matrixdarstellung.
- Dekomposition der Transformationsmatrix
- Wahl des Transformationszentrums
- Scherungen und Gantry-Neigung
- Elastische Transformationen
- Lokal lineare Deformation
- B-Spline-Deformation.
- Rückwärtstransformationen
- Initiale affine Registrierung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Dissertation befasst sich mit der Fusion multimodaler Daten in der bildgesteuerten Neurochirurgie und Strahlentherapie. Ziel ist es, Verfahren zu entwickeln, die eine präzise und effiziente Integration verschiedener Bilddaten ermöglichen, um die Planung und Durchführung von Eingriffen zu verbessern.
- Entwicklung und Optimierung von Registrierungsverfahren für die Fusion von Bilddaten
- Bewertung der Genauigkeit und Robustheit der entwickelten Verfahren
- Entwicklung von Methoden zur Validierung der Registrierungsergebnisse
- Anwendung der entwickelten Verfahren in der klinischen Praxis
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 führt in die Thematik der multimodalen Datenfusion in der bildgesteuerten Neurochirurgie und Strahlentherapie ein. Die Motivation für diese Arbeit wird dargelegt und die Gliederung der Dissertation wird vorgestellt.
Kapitel 2 gibt einen Überblick über den Stand der Forschung im Bereich der Registrierung, Validierung, Bildfusion und Software-Pakete. Es werden verschiedene Ansätze zur Registrierung von Bilddaten vorgestellt und die gängigen Verfahren zur Validierung der Registrierungsergebnisse werden diskutiert.
Kapitel 3 beschäftigt sich mit den Grundlagen der Bildverarbeitung, insbesondere mit den Begriffen Koordinaten, Transformationen und deren Anwendung in der bildgesteuerten Neurochirurgie und Strahlentherapie. Es werden verschiedene Arten von Transformationen vorgestellt, darunter starre, affine und elastische Transformationen.
Schlüsselwörter
Multimodale Datenfusion, bildgesteuerte Neurochirurgie, Strahlentherapie, Registrierung, Validierung, Transformationen, affine Transformation, elastische Transformation, Software-Pakete, klinische Anwendung.
- Quote paper
- Dr.-Ing. Torsten Rohlfing (Author), 2000, Multimodale Datenfusion fuer die bildgesteuerte Neurochirurgie und Strahlentherapie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/17961
