Über medizinische bildgebende Verfahren
Einiges über Computertomografie,
Kernspintomografie, usw.
CT, MRT, US...
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Veröffentlichungen zu: Medizinische Bildverarbeitung | |
Neue klinische Anwendungen der dreidimensionalen
Rekonstruktion in
der echographischen Diagnostik
G. Glombitza, R. De Simone, U. Mende,
M. Merdes, R. Krempien, D. Zerfowski
C. F. Vahl, H. P. Meinzer, S. Hagl:
Informatik Forschung und Entwicklung,
Springer Verlag, 1999, Nr. 1, Seiten 16-23.
Zusammenfassung:
Medizinische Bilddaten durchlaufen von der
Datenakquisition bis zur
Diagnose bzw. Operationsplanung die verschiedensten
Verarbeitungsschritte.
Die frühzeitige Kompensation auftretender Störungen
in dieser Verarbeitungskette bietet den anschließend
angewandten
Algorithmen deutlich verbessertes Datenmaterial. In diesem
Zusammenhang werden Verfahren zur Kompensation von
Bewegungs- und
Metallartefakten in tomographischen Aufnahmen vorgestellt,
sowie neue
Methoden der modellbasierten Registrierung von Datensätzen
unterschiedlicher Modalitäten präsentiert.
Aufbereitung medizinischer Bilddaten
Detlef Zerfowski, Hartwig Grabowski, Robert Krempien, Stefan Haßfeld:
In: Informatik, Forschung und Entwicklung,
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg,
Band 14, Nr. 1, 1999, Seiten 2-8
Zusammenfassung
Medizinische Bilddaten durchlaufen von der
Datenakquisition bis zur Diagnose beziehungsweise
Operationsplanung die verschiedensten Verarbeitungsschritte. Die
frühzeitige Kompensation auftretender Störungen in dieser
Verarbeitungskette bietet den anschließend
angewandten Algorithmen
deutlich verbessertes Datenmaterial. In diesem
Zusammenhang werden
Verfahren zur Kompensation von Bewegungs- und Metallartefakten in
tomographischen Aufnahmen vorgestellt, sowie neue Methoden der
modellbasierten Registrierung von Datensätzen unterschiedlicher
Modalitäten präsentiert.
Bildverbesserungsmethoden für die medizinische Diagnostik
Detlef Zerfowski:
1998, ISBN 3-928973-27-4, CGA-Verlag, Dissertation, TH Karlsruhe.
Zusammenfassung:
Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung und
Verbesserung verschiedener bildgebender Verfahren
in der medizinischen
Diagnostik und der ihrer Realisierung zugrunde
liegenden Methoden und
Algorithmen. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf dem Vergleich
verschiedener Rekonstruktionsverfahren der
Computertomographie und
deren unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber
Störungen wie
Metalleinschlüssen, Patientenbewegung und Datenausfall.
Um eine höhere, störungsfreie Bildqualität und
damit die Möglichkeit
einer gesicherten Diagnostik bieten zu können,
besitzen Verfahren zur
Kompensation der zuvor genannten Artefakte eine
hohe praktische Bedeutung,
auch im Hinblick auf eine rechnergestützte
Weiterverarbeitung.
Im Rahmen der Arbeit werden
insbesondere die verschiedenen tomographischen
Aufnahmemethoden gemäß ihrer Eigenschaften
(z.B. Meßprinzip, Geometrie
der Meßanordnung) klassifiziert.
Anschließend erfolgt die mathematische Modellierung des
tomographischen Meßprozesses mittels der
Radon-Transformation.
Nach dieser Modellierung werden unter Verwendung der
Simulationsumgebung TomAS verschiedenen
Bildrekonstruktionsalgorithmen
vorgestellt
und im Hinblick auf ihre Vor- und Nachteile
(z.B. Laufzeitverhalten,
Speicherbedarf, Anfälligkeit gegenüber Störungen)
analysiert.
Anschließend werden drei neue Algorithmen
zur Verbesserung medizinischer CT-Aufnahmen präsentiert.
Dabei handelt es sich um Verfahren
- zur Beseitigung von Artefakten auf Grund
fehlender Daten,
- zur Kompensation von Bewegungsartefakten und
- zur Reduktion von Metallartefakten
z.B. hervorgerufen durch
Zahnfüllungen.
Im Gegensatz zu den bisherigen Ansätzen arbeiten die
vorgestellten Verfahren weder auf den
rekonstruierten Bilddaten, noch müssen die unterschiedlichen
Rekonstruktionsalgorithmen berücksichtigt werden,
da die neuen Kompensationsverfahren in einem
Vorverarbeitungsschritt direkt
auf den gemessenen Rohdaten, der Radon-Transformierten,
operieren.
Für die Entwicklung der Algorithmen werden die
Auswirkungen der
störenden Einflüsse auf die gemessenen Rohdaten
analysiert und
modelliert.
Mit der neuen, sogenannte Randkurvenmethode,
werden sowohl nicht
deformierende als auch deformierende Patientenbewegungen
bereits in den Rohdatensätzen kompensiert werden.
In einem anschließenden Abschnitt
wird aufbauend auf der Fourier-Rekonstruktion
eine hochparallele Realisierung der
Rekonstruktion in Form eines
optischen Aufbaus untersucht. Hierzu werden die
notwendigen einzelnen
Operationsschritte der Rekonstruktion analysiert und die
korrespondierenden optischen Primitive
identifiziert. Anschließend
wird ein optischer Aufbau beschrieben, der eine vollständige
Rekonstruktion der tomographischen Daten auf
optischem Wege ermöglicht.
Reduction of Metal Artifacts in
Computed Tomographies for the Planning
and Simulation of Radiation Therapy
T. Rohlfing, D. Zerfowski, J. Beier, P. Wust,
N. Hosten, R. Felix:
Presented at CAR'98, Tokyo. Published in:
H. U. Lemke, M. V. Vannier, K. Inamura, A. G. Farman (Eds.),
'CAR'98, Computer Assisted Radiology and Surgery',
Elsevier Science, 1998, pp. 57-62
Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit werden Techniken zur Kompensation von
Metallartefakten in der Computertomographie (CT)
evaluiert. Im
Vergleich zu simulativ gewonnenen CT Projektionsdatensätzen
erlauben reale Messungen eine geringere
Qualitätsverbesserung des
Bildmaterials. Die Metallartefakte können in der Regel nicht
vollständig entfernt werden, auch nicht unter Verwendung von
Informationen anatomischer Strukturen in der unmittelbaren
Nachbarschaft des Metalls. Die Reduzierung des
Bildrauschens liefert
jedoch eine bessere Bildqualitä. Für die Weiterverarbeitung
entsprechender Tomographien, z.B. im Bereich der
Bestrahlungstherapie,
versprechen die gezeigten Verfahren eine
verbesserte Geneauigkeit und
Numerische Stabilität.
Kompensation von Metallartefakten in der
Computertomographie
Detlef Zerfowski:
In: T. Lehmann, V. Metzler, K. Spitzer,
T. Tolxdorff (Hrsg.),
Bildverarbeitung für die Medizin 1998
, S. 284-288, Aachen, 25-26 März 1998
Zusammenfassung:
Metallische Fremdkörper wie
z.B. Zahnfüllungen oder implantierte Schrauben wirken sich in
computertomographischen Aufnahmen negativ auf die
Bildqualität
aus, indem sich streifenförmige Artefakte über große
Bereiche des Bildes ausbreiten und für die
Diagnostik relevante
Informationen überdecken. Für eine zuverlässigere Befundung
ist die Kompensation solcher Artefakte von
besonderer Bedeutung.
Das vorgestellte Verfahren lokalisiert in den
gemessenen Rohdaten die
durch das Metallobjekt verursachten Störungen, um
diese mittels eines
an die Geometrie des Tomographen angepaßten Verfahrens zu
kompensieren.
Da das vorgestellte Verfahren unabhängig von
nachfolgend angewandten
Rekonstruktionsalgorithmen ist, handelt es sich um
einen reinen
Vorverarbeitungsalgorithmus, der sich einfach auf
bereits existierenden
Tomographieanordnungen implementieren läßt.
Waveletbasierte Rauschreduktion in
medizinischen Ultraschalldaten
H. Mehldau, D. Zerfowski, A. Klappenecker:
In: T. Lehmann, V. Metzler, K. Spitzer,
T. Tolxdorff (Hrsg.),
Bildverarbeitung für die Medizin 1998
, S. 229-233, Aachen, 25-26 März 1998.
Zusammenfassung:
Von Donoho und Johnstone wurde ein
waveletbasiertes Verfahren zur
Rauschreduktion entwickelt. Dieses Verfahren
beruht auf der Annahme, daß
signalunabhängiges Rauschen vorliegt. Medizinische
Ultraschalldaten
sind jedoch mit signalabhängigem Rauschen
behaftet. In diesem Artikel
werden zwei Ansätze vorgestellt, die das Vefahren
von Donoho und
Johnstone an das signalabhängige Rauschmodell anpassen.
Motion Artifact Compensation in CT
Detlef Zerfowski:
Presented at SPIE's International Symposium,
Medical Imaging 1998,
San Diego, California, USA
Zusammenfassung:
In dem Papier wird eine neue Methode zur Kompensation von
Bewegunsartefakten in computertomographischen
Aufnahmen vorgestellt.
Der Algorithmus operiert auf den gemessenen
Rohdaten, der sogenannten
Radon-Transformierten. Eine Kantendetektion auf
diesen Rohdaten liefert
die beiden Ränder der Radon-Transformierten,
welche durch ein
Schätzverfahren unter Verwendung von polynomialen
Schätzfunktionen
modifiziert werden. Die punktweise Differenz
zwischen den geschätzten und
den in der Radon-Transformierten gemessenen
Randkurven bestimmen Parameter
für die Bewegungskompensation.
Die entsprechenden Operationen werden anschließend
zeilenweise auf der
Radon-Transformierten durchgeführt.
Die Methode is unabhängig vom verwendeten
Rekonstruktionsalgorithmus, wie
z.B. gefilterte Rückprojektion, Fourier-Methode
etc., da sämtliche
Operationen auf den Rohdaten ausgeführt werden.
TomAS -- Tomographic Algorithms and Ultrasound Simulation
D. Zerfowski, T. Rohlfing, U. Mende, Th. Beth:
Presented at CAR'97, Berlin. Published in:
Lemke (Ed.),
'CAR'97, Computer Assisted Radiology and Surgery',
Elsevier Science, 1997, p. 1017
Zusammenfassung:
Ein neues Softwarepaket TomAS zur Simulation medizinischer
Bildgebungstechniken wie Computertomographie und
Ultraschall wurde
vorgestellt. Das Hauptziel von TomAS besteht in
der Unterstützung des
Entwicklungsprozesses von Algorithmen für die medizinische
Bildverarbeitung. TomAS kann außerdem im Rahmen
der Ausbildung genutzt
werden, um z.B. Prinzipien der Bildgebung zu
erklären. Aus diesem Grund
stellt TomAS ein Bindeglied zwischen den
medizinischen Wissenschaften
und der Informatik dar.
Wavelets and Waves in Optical Signal Preprocessing
Th. Beth, A. Klappenecker, M. Schmid, D. Zerfowski:
Published in:
'Inverse Problems in Medical Imaging and
Nondestructive Testing',
H. W. Engl, A. K. Louis, W. Rundell (Eds.),
Springer Mathematics, 1997;
Proceedings of the Conference in Oberwolfach,
February 4-10, 1996, pp. 7-17
Zusammenfassung:
In diesem Papier werden Anwendungen der
Wavelet-Transformation im
Bereich der Signalverarbeitung
beschrieben. Insbesondere wird hierbei
auf die medizinischen Bildverarbeitung
eingegangen, mit dem Ziel eine
kompakte Darstellung der gegebenen Bilder zu erhalten.
Eine ähnliche Aufgabe stellt sich bei der
Merkmalsextraktion in Bildern,
die auf Methoden der Signalvorverarbeitung
aufbaut. In diesem Zusammenhang
präsentieren wir eine alternative , optische
Realisierung von Wavelets
unter Verwendung Diffraktiver Elemente (DE). Bei
dem Entwurf von DEs
handelt es sich um ein inverses und schlecht
gestelltes Problem. Wir
beschreiben wie approximative Lösungen für dieses
Problem mit Hilfe
modifizierter, iterativer Projektionsalgorithmen
gefunden werden können.