Showing papers by "Heinz-Otto Peitgen published in 2003"

Lung lobe segmentation by anatomy-guided 3D watershed transform

Abstract: Since the lobes are mostly independent anatomic compartments of the lungs, they play a major role in diagnosis and therapy of lung diseases. The exact localization of the lobe-separating fissures in CT images often represents a non-trivial task even for experts. Therefore, a lung lobe segmentation method suitable to work robustly under clinical conditions must take advantage of additional anatomic information. Due to the absence of larger blood vessels in the vicinity of the fissures, a distance transform performed on a previously generated vessel mask allows a reliable estimation of the boundaries even in cases where the fissures themselves are invisible. To make use of image regions with visible fissures, we linearly combine the original data with the distance map. The segmentation itself is performed on the combined image using an interactive 3D watershed algorithm which allows an iterative refinement of the results. The proposed method was successfully applied to CT scans of 24 patients. Preliminary intra- and inter-observer studies conducted for one of the datasets showed a volumetric variability of well below 1%. The achieved structural decomposition of the lungs not only assists in subsequent image processing steps but also allows a more accurate prediction of lobe-specific functional parameters.

Fractal properties, segment anatomy, and interdependence of the human portal vein and the hepatic vein in 3d

Abstract: The scaling properties of the portal vein and the hepatic vein are examined, based on three-dimensional computed tomography images of casts of human livers. In particular, a quantitative analysis of the branching ratio based on the Strahler ordering scheme as well as the diameter and length ratios are performed. To quantify the segment anatomy of the liver, the volume of supplied liver parenchyma is measured and related to the corresponding vessel radius. The implications of these findings for segment-oriented liver surgery are discussed. We also investigate the 3D interdependence of the intertwined portal and hepatic veins based on a concept of tree distance that will be introduced.

Visualisierungs- und Interaktionstechniken für die Planung lokaler Therapien.

Abstract: Zusammenfassung. In diesem Beitrag werden Visualisierungsund Interaktionstechniken fur die Planung lokaler Therapien beschrieben. Dazu zahlen die Planung von Resektionen, die Zugangsplanung fur minimal-invasive Therapien und die Vermessung, z.B. von Abstanden. Fur diese Interaktionen werden synchronisierte 2D-Ansichten der originalen Schichtdaten und 3D-Darstellungen der segmentierten patientenindividuellen Strukturen genutzt. Die 2D-Ansichten ermoglichen dabei eine prazise Eingabe von Einstichstellen, Resektionslinien und Vermessungspunkten. Der Vorteil der 3D-Ansichten liegt vor allem in der anschaulichen Darstellung der Ergebnisse dieser Interaktionen. Die beschriebenen Methoden sind in den Softwareassistenten INTERVENTIONPLANNER integriert, der bisher vor allem fur die Planung von Leberoperationen eingesetzt wird.

Ground Truth in MS Lesion Volumetry – A Phantom Study

Abstract: A quantitative analysis of small structures such as focal lesions in patients suffering from multiple sclerosis (MS) is an important issue in both diagnosis and therapy monitoring. In order to reach clinical relevance, the reproducibility and especially the accuracy of a proposed method has to be validated. We propose a framework for the generation of realistic digital phantoms of MS lesions of known volumes and their incorporation into an MR dataset of a healthy volunteer. Due to the absence of a “ground truth” for lesions in general and MS lesions in particular, phantom data are a commonly used validation method for quantitative image analysis methods. However, currently available lesion phantoms suffer from the fact that the embedding structures are only simplifications of the real organs. We generated 54 datasets from a multispectral MR scan with incorporated MS lesion phantoms. The lesion phantoms were created using various shapes (3), sizes (6) and orientations (3). Since the common gold standard in clinical lesion volumetry is based on manual volume tracing, an evaluation is carried out from both a manual analysis of three human experts and a semi-automated approach based on regional histogram analysis. Additionally, an intra-observer study is performed. Our results clearly demonstrate the importance of an improved gold standard in lesion volumetry beyond manual tracing and voxel counting.

Smart 3d visualizations in clinical applications

Abstract: We discuss techniques for the visualization of medical volume data dedicated for their clinical use. We describe the need for rapid dynamic interaction facilities with such visualizations and discuss emphasis techniques in more detail. Another crucial aspect of medical visualization is the integration of 2d and 3d visualizations. In order to organize this discussion, we introduce 6 Golden rules for medical visualizations.

Planning of anatomical resections and in situ ablations in oncologic liver surgery

Abstract: We describe a software system that helps both to determine anatomically correct and surgically realizable resection territories and to plan minimally invasive interventions for cases that are impracticable for surgery.

Smart 3d visualizations in clinical applications

Abstract: We discuss techniques for the visualization of medical volume data dedicated for their clinical use. We describe the need for rapid dynamic interaction facilities with such visualizations and discuss emphasis techniques in more detail. Another crucial aspect of medical visualization is the integration of 2d and 3d visualizations. In order to organize this discussion, we introduce 6 "Golden" rules for medical visualizations.

Rescaled evolution sets of linear cellular automata on a cylinder

Abstract: Rescaled evolution sets of linear cellular automata on a lattice ℤ ⊕ G, where G is a finite Abelian group, with states in the finite field ${\mathbb F}_q$ are defined and investigated.

Mehrdimensionale Visualisierung dynamischer Bilddaten am Beispiel der Durchblutungsquantifizierung.

Abstract: Zusammenfassung. Es werden Methoden zur Visualisierung dynamischer 3D-Volumendaten vorgestellt, die z.B. die Anreicherung eines Kontrastmittels in menschlichen Organen darstellen. Die zugrundeliegenden Daten sind regelmasig strukturierte CTbzw. MRT-Daten. Der zeitliche Verlauf dynamischer Vorgange wird anhand von korrespondierenden Intensitatswerten (unterschiedliche Zeitpunkte; gleiche Bildposition) beurteilt. Dazu werden beschreibende Parameter, wie Integral unter der Kurve oder maximaler Intensitatswert extrahiert. Fur die isolierte Darstellung einzelner Parameter und die kombinierte Darstellung mehrerer Parameter werden Farbabbildungen und Isolinien eingesetzt. Die beschriebenen Visualisierungstechniken werden anhand klinisch relevanter Anwendungen beschrieben, wobei die Quantifizierung der Durchblutung bei Schlaganfallen bzw. bei Durchblutungsstorungen der Beine im Vordergrund stehen. Schlusselworter: Medizinische Visualisierung, dynamische Daten

Integration automatischer Abstandsberechnungen in die Interventionsplanung

Abstract: Wir stellen ein Verfahren aus der Robotik vor, mit dem minimale Abstande zwischen polygonalen 3D-Objekten effizient bestimmt werden konnen. Dabei beschreiben wir eine empirisch bestimmte Parametrisierung, die sich als besonders gunstig erwiesen hat. Fur das bei der Interventionsplanung wichtige Problem der Bestimmung eines minimalen Abstandes zwischen Gefasen und Tumoren wird eine spezielle Losung beschrieben, die eine Filterung der Gefasvoxel basierend auf einem Kriterium fur den Gefasdurchmesser beinhaltet.

SCREEN-TRIAL: Softcopy Reading in European Screening Mammography

Abstract: Reading digital or digitized mammograms from computer monitors is called softcopy reading. Softcopy reading is the only way to fully exploit the diagnostic, logistic and financial benefits of the direct digital acquisition of mammographic images. We focus here on high-volume reading in breast care centers and in population-based screening mammography as it is practiced in the nationwide screening mammography programs in some European countries. Development, evaluation and demonstration of high-volume softcopy reading, is the objective of the SCREEN and SCREEN-TRIAL projects, funded by the European Commission.

Kombination von Bildanalyse und physikalischer Simulation für die Planung von Behandlungen maligner Lebertumoren mittels laserinduzierter Thermotherapie

Abstract: In-situ Ablationsverfahren wie laserinduzierte Thermotherapie (LITT) und Radiofrequenztherapie haben in der Behandlung von Lebertumoren zunehmend Verbreitung gefunden. Dennoch existieren gegenwartig keine computergestutzten Planungssysteme, welche die patientenindividuelle Anatomie berucksichtigen. Auf Basis der konkreten intrahepatischen Strukturen ist eine genauere Planung der optimalen Anzahl an Applikatoren und deren Parametrisierung insbesondere im Hinblick auf den kuhlenden Effekt von Gefasen moglich. Das vorgestellte System realisiert dieses Konzept am Beispiel der LITT, indem es geeignete Segmentierungsverfahren mit Methoden zur Berechnung der Schadensverteilung durch Applikation von Laserstrahlen Temperaturverteilung verbindet.

3D-Lungenlappen-Segmentierung durch Kombination von Region Growing, Distanz- und Wasserscheiden-Transformation

Abstract: Die Lungenlappen spielen als annahernd unabhangige anatomische Komponenten der Lunge eine wesentliche Rolle bei Diagnose und Therapie von Lungenerkrankungen. Eine Detektion der dunnen Lappengrenzen, der sogenannten Fissuren ist jedoch schwierig, da diese in vielen Fallen aufgrund pathologischer Veranderungen nur unvollstandig im CT-Bild erscheinen. Daher bestimmt unser Ansatz die Lappengrenzen im Wesentlichen auf Basis der lappenspezifischen Gefassysteme und verwendet die eventuell vorhandene Reprasentation der Fissuren in den Daten lediglich als Zusatzinformation. Die Methode benotigt dabei minimale und intuitive Interaktion und erlaubt eine robuste Dekomposition der Lunge in ihre Lappen, welche vor allem zur Bestimmung lappenspezifischer CT-Parameter verwendet werden kann.

Signal Correction in NMR Spectroscopy

Abstract: The correction of baseline and phase distortions is an important problem in magnetic resonance spectroscopy. In this work, fast and automatic correction methods based on the adaptive construction of Wiener filters are presented. The proposed methods consist of estimating and classifying the model parameters of the measured spectrum and of approximating correlation operators for the measured and the corrected signal. Results of numerical simulations and applications to real data are given.

Projektionsansichten zur Vereinfachung der Diagnose von multiplen Lungenrundherden in CT-Thorax-Aufnahmen

Abstract: Neue Visualisierungstechniken zur Befundung von Rundherden in hochaufgelosten Thorax-CT-Daten aus MehrzeilenScannern werden vorgestellt. Sie basieren auf einer Segmentierung der Lungenflugel und verschiedenen Projektionsansichten sowie nichtlinearer, anatomische Reformatierung der Daten. Insbesondere die Detektion kleiner Rundherde in der Nahe der Pleura oder des Mediastinums kann damit erleichtert werden.