Bildverarbeitung für die Medizin 1999: Algorithmen — Systeme — Anwendungen Proceedings des Workshops am 4. und 5. März 1999 in Heidelberg

455 Pages·1999·0.37 MB·German

by  Andreas Herzog

Informatik aktuell
Herausgeber: W. Brauer
im Auft rag der Gesellschaft fur Informatik (GI)
Springer
Berlin
Heidelberg
New York
Barcelona
Hongkong
London
Mailand
Paris
Singapur
Tokio
Harald Evers Gerald Glombitza
Thomas Lehmann Hans-Peter Meinzer (Hrsg.)
Bildverarbeitung
fur die Medizin 1999
Algorithmen - Systeme - Anwendungen
Proceedings des Workshops
am 4. und 5. Marz 1999 in Heidelberg
, Springer
Herausgeber
Harald Evers
Gerald Glombitza
Abteilung flir Medizinische und Biologische Informatik / HO 100
Deutsches Krebsforschungszentrum
D-69l20 Heidelberg
Thomas Lehmann
Institut fur Medizinische Informatik
Universitiitsklinikum der RWTH Aachen
D-52057 Aachen
Hans-Peter Meinzer
Abteilung flir Medizinische und Biologische Informatik / HO 100
Deutsches Krebsforschungszentrum
D-69120 Heidel berg
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Bildverarbeituog fUr die Medizio 1999 : Algorithmen - Systeme -
Anwendungen ; proceedings des Workshops am 4. und 5. Marz 1999
in Heidelberg / Hrsg.: Harald Evers ... - Berlin; Heidelberg; New
York; Barcelona; Hongkong ; London; Mailand ; Paris ; Singapur ;
Tokio : Springer, 1999
(Informatik aktuell)
ISBN-13: 978-3-540-65627-2
CR Subject Classification (1999):
1.4, I.5, I.6, J.3, 1.3.3, I.3.5, I.3.6, I.3.7, I.6.3
ISBN-13: 978-3-540-65627-2 e-ISBN-13: 978-3-642-60125-5
DOl: 10.1007/978-3-642-60125-5
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesonde
re die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und
Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfliltigung auf anderen
Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugs
weiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfaltigung dieses Werkes oder von Teilen
dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen
des Urheberrechtsgesetzes der B undesrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in der
jeweils geltenden Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspfiichtig. Zuwider
handlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999
Reprint of the original edition 1999
Satz: Reproduktionsfertige Vorlage yom Autor/Herausgeber
Druck- u. Bindearbeiten: Weihert-Druck GmbH, Darmstadt
SPIN: 10682341 33/3142-543210 - Gedruckt auf saurefreiem Papier
Veranstalter
BVMI Berufsverband Medizinischer Informatiker
DAGM Deutsche Arbeitsgemeinschaft fur Mustererkennung
DGBMT Fachgruppe Medizinische Informatik
der Deutschen Gesellschaft fur Biomedizinische Technik
DKFZ Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg
GI Fachgruppe Imaging und Visualisierungstechniken
der Gesellschaft fur Informatik
GMDS Arbeitsgruppe Medizinische Bildverarbeitung der Dt. Gesellschaft
fUr Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie
IEEE Joint Chapter Engineering in Medicine and Biology (German Section)
The Institute of Electrical and Electronics Engineers
Tagungsleitung
Dr. Harald Evers
Abteilung Medizinische und Biologische Informatik I HOIOO
Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg
Organisation
Dr. Gerald Glombitza
Abteilung Medizinische und Biologische Informatik I HOIOO
Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg
PrograIllIllkoIllitee
Prof. Dr. H. Dickhaus, Fachhochschule Heilbronn
Prof. Dr. R. Dillmann, Universitat Karlsruhe
Dr. U. Engelmann, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg
Dr. H. Handels, Medizinische Universitat Lubeck
Priv.-Doz. Dr. S. HaBfeld, Universitat Heidelberg
Dr. A. Horsch, Technische Universitat Munchen
Dr. T. Lehmann, Universitatsklinikum der RWTH Aachen
Priv.-Doz. Dr. H.-P. Meinzer, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg
Prof. Dr. H. Muller, Universitat Dortmund
Prof. Dr. H. Niemann, Universitat Erlangen-Nurnberg
Prof. Dr. D. Saupe, Universitat Freiburg
Prof. Dr. E. Schuster, Universitat Wien
Prof. Dr. T. Tolxdorff, Universitatsklinikum Benjamin-Franklin FU Berlin
Prof. Dr. C. Vahl, Universitat Heidelberg
Prof. Dr. H. Witte, Universitat Jena
Hauptsponsor
Sun Microsystems GmbH, Brandenburger Str. 2, D-40880 Ratingen
Vorwort
Die Welt wird taglich digitaler. Neben den Neuerungen im Alltag, wie den di
gitalen Telefonnetzen, Online-Banking, Steuerungen in Geraten und Maschinen,
digitalem Fernsehen und Satellitennavigation, ist in der Medizin schon seit vie
len Jahren die digit ale Bildgebung etabliert. Das digit ale Format der Bilddaten
erlaubt eine breite Anwendung der Bildverarbeitung fiir die Medizin. Die com
putergesttitzte Bildverarbeitung wird mit dem Ziel eingesetzt, Strukturen auto
matisch zu erkennen und insbesondere pathologische Abweichungen aufzusptiren
und zu quantifizieren, urn so z.B. zur Qualitatssicherung in der Diagnostik bei
zutragen. Doch die Anforderungen sind hoch, urn die visuellen Fahigkeiten eines
Experten bei der Begutachtung von medizinischem Bildmaterial nachzubilden.
Dennoch gelingt die wichtige Unterscheidung von Strukturen durch zielgerich
tete Algorithmen in Kombination mit der Leistungsfahigkeit moderner Compu
ter. So wird es moglich, die Algorithmen und Technologien der medizinischen
Bildverarbeitung zur Untersttitzung der Medizin und zum Wohle der Patienten
einzusetzen. Der Workshop Bildvemrbeitung fur die Medizin 1999 bietet hier
ein Podium zur Prasentation und Diskussion neuer Algorithmen, Systeme und
Anwendungen.
Die Arbeitsgruppe Medizinische Bildverarbeitung der GMDS sowie die Fach
gruppe Imaging und Visualisierungstechniken der GI haben zwischen 1992 und
1997 jedes Frtihjahr in Freiburg einen Workshop zur medizinischen Bildverar
beitung veranstaltet. 1m November 1996 hat am damaligen Institut fiir Medi
zinische Informatik und Biometrie der RWTH Aachen mit Untersttitzung des
Joint Chapters Engineering in Medicine and Biology (IEEE German Section)
ein Workshop Bildverarbeitung fiir die Medizin stattgefunden. 1998 fand am In
stitut fiir Medizinische Informatik der RWTH Aachen erstmalig der gemeinsame
Workshop vieler auf diesem Gebiet tatiger Fachgesellschaften statt. Der Work
shop Bildvemrbeitung fur die Medizin 1999 am Deutschen Krebsforschungszen
trum Heidelberg ftihrt diese Tradition fort.
95 Beitrage aus 8 Landern wurden eingereicht und von jeweils zwei un
abhangigen Gutachtern beurteilt. Anhand dieser Bewertungen wurden 83 Bei
trage fiir den Workshop ausgewahlt und in Vortrags- und Postersessions sowie
Systemdemonstrationen zu den Themen Bildkorrektur und -filterung, Registrie
rung (I und II), Segmentierung (I, II und III) und Quantifizierung von Bildinhal
ten (I und II), Visualisierung (I und II), Archivierung und Anwendungen (I, II
und III) gruppiert. Die Internet-Seiten des Workshops geben ausfiihrliche Aus
kunft tiber das Programm und organisatorische Details rund urn den Workshop.
Sie sind abrufbar unter der Adresse:
http://mbi.dkfz-heidelberg.de/bvm99
VIII
Die Herausgeber dieser Proceedings mochten all denen einen herzlichen Dank
aussprechen, die zum Gelingen des Workshops beigetragen haben: den Auto
ren flir die rechtzeitige und formgerechte Einsendung ihrer interessanten Ab
stracts und Beitrage, dem Programmkomitee flir die gewissenhafte und termin
gerechte Begutachtung, den Mitarbeitern der Abteilung Medizinische und Bio
logische Informatik des Deutschen Krebsforschungszentrums flir die tatkraftige
Unterstiitzung bei der Organisation und Durchfiihrung des Workshops. Herrn
Athanasios M. Demiris danken wir insbesondere fur die Erstellung der Online
Formulare und die Programmierung der darauf aufsetzenden Auswertungen.
Allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern wiinschen wir auf dem Workshop Bild
vemrbeitung fur die M edizin 1999 einen interessanten Erfahrungsaustausch sowie
ein wenig Zeit flir die historische Umgebung im romantischen Heidelberg.
Heidelberg, im Januar 1999 Harald Evers
Gerald Glombitza
Thomas Lehmann
Hans-Peter Meinzer
Inhaltsverzeichnis
Bildkorrekt ur
I 3D-Bildrekonstruktion mit Hilfe geometrischer Modelle
Herzog A., Michaelis B., Braun K., Scheich H. ...................... 3
I Wissensbasierte Bewegungskompensation in aktiven Konturmodellen
Palm C., Neuschaefer-Rube C., Lehmann T., Spitzer K. ............. 8
I Kompensation von Intensitatsinhomogenitaten in MR Bildfolgen
Roflmanith C., Handels H., Grande-Nagel I., Weiss H.-D., PappI S.J. 13
Bildfilterung
I Rauschrobuste Verbesserung schwacher Strukturen
in digitalen Radiographien durch nichtlineare Multiskalen-Filterung
Dippel S., Stahl M., Aach T., Buzug T.M., Wiemker R., Neitzel U.,
Muller E., Haas J.P. ................................................ 21
I Morphologische Multiskalenfilterung
v.,
Metzler Thies C., Lehmann T. ................................... 26
I Rauschfilterung von echokardiographischen Bildsequenzen
mit adaptiven Rangordnungsfiltern
Santos Conde J.E., Teuner A., Pichler 0., Hosticka B.J. ............ 31
Registrierung
I Ein computergesttitztes Anpassungs-System
zur Integration medizinischer Bildinformation
Schormann T., Henn S., Zilles K. ................................... 39
I A Biomechanical Model of the Human Head for Elastic Registration
of MR-images
Hagemann A., Rohr K., Stiehl H.S., Spetzger U., Gilsbach J.M. ...... 44
I Deformable Templates
for the Localization of Anatomical Structures in Radiologic Images
Sorgel W., Girod B. ................................................. 49
II Reducing False Detections
in Extracting 3D Anatomical Point Landmarks
Frantz S., Rohr K., Stiehl H.S. ...................................... 54
x
II Registrieren, Matching und Fusionieren von Volumendatensatzen
Lorang T., Schuster E., Prinz M., Gengler M., Backfrieder W.,
Wachter S., Gerstner N. ............................................ 60
II Funktionelle Einteilung der Leber
durch Registrierung von praoperativen CT- und PET-Aufnahmen
Cardenas S. C.E., Glombitza G., Demiris A.M., Meinzer H.-P. 65
II Matching von dreidimensionalen Elektrodenpositionen
ausgehend von biplanaren Rontgenbildverstarkern
und CCD-Farbkameras
Boer d. I.H., Maurer W., Schneider F.R., Dassel O. ................. 70
Segmentierung
I Automatische Segmentierung von Herz-Kavitaten
in mehrdimensionalen Ultraschallaufnahmen
Wolf I., Glombitza G., De Simone R., Meinzer H.-P. 77
I Multiresolution Gradienten-Operator
und polynombasierte Kantenrelaxation
zur automatischen Analyse von Muskelbiopsien
Luigs H.-G., Knepper A., Dolemeyer A., Schroder J.M.,
Meyer-Ebrecht D. ................................................... 82
I Segmentation of Dynamic Contrast-Enhanced MR-images
of Post Chematherapy Ewing's Sarcoma
with a pharmacokinetic model and a neural network
Egmont-Petersen M., Geest v. d. R.J., Vrooman H.A.,
Hogendoorn P.C. W., Woude v. d. H.J., Janssen J.P., Bloem J.L.,
Reiber J.H.C. ....................................................... 87
II Segmentierung und Volumetrie der Hirnventrikel mit MRT-Datensatzen
Schindewolf T., Frese U., Meissner J. ............................... 92
II Monitoring und Gewebecharakterisierung humaner Hirninfarkte
mittels multimodaler Kernspintomographie
einschlieBlich Diffusions- und Perfusionsbildgebung
Bernarding J., Braun J., Koennecke C., Hohmann J., Wolf K.-J.,
Tolxdorff T. ......................................................... 97
II Adaptive Template Moderated Brain Tumor Segmentation in MRI
Kaus M., Warfield S.K., Jolesz F.A., Kikinis R . ..................... 102
III Ermittlung der Verlaufsinformationen von GefaBen in Volumendaten
Rinck D., Jendrysiak U. ............................................. 107
XI
III Segmentierung des Lungenparenchyms
in posterior-anterioren Thoraxradiographien
mit einem lokal-adaptiven Kantendetektor
Krass S., Peitgen H.-D . ............................................. 112
III Wissensbasierte Gesichtsmodellierung und Kamerasteuerung
zur Analyse von Patientengesichtern
Gebhard A., Ahlrichs U., Paulus D . .................................. 117
III Experimente mit mehrschichtigen Perzeptron-Netzen
zur Vorverarbeitung und Merkmalgewinnung
auf den SLDF-Perfusionsbildern der Netzhaut
Pal i., Niemann H., Michelson G . ................................... 122
Quantifizierung
I Quantifizierung von Lungenarterienvolumina
und perivaskuHiren Fibrosierungen
bei Patienten mit fibrosierenden Lungengertistveranderungen
Konig H., Froelich J.J., Knaak L., Spindler W., Krass S.,
Peitgen H.-D., Klose K.J. ........................................... 129
I Dreidimensionale Parameterdarstellungen
der Kontrastmittelanreicherung bei dynamischer MR-Mammographie
Beier J., Bilge T., Rohlfing T., Dellinger H., Felix R . ................ 134
I Schnelle dreidimensionale Farb-Ganzkorpervermessung
Stein N .............................................................. 139
II Validitat der Darstellung approximalen Knochenabbaus
mit Hilfe digitaler Bildmanipulation
Eickholz P., Riefl T., Lenhard M., Hafljeld S., Staehle H.J. .......... 145
II Auswertung von Funktions-CT oberer Halswirbel
zur Diagnose von Weichteildistorsionen
Hahn M., Zerjowski D., Friedburg H., Beth T . ....................... 150
II Ein interaktives Tool fUr die Segmenteinteilung der Leber
in der chirurgischen Operationsplanung
Thorn M., Sonntag S., Glombitza G., Lamade W., Meinzer H.-P . .... 155
II Charakterisierung der Farbeigenschaften
melanozytarer Hautveranderungen
zur Untersttitzung der Frtiherkennung des malignen Melanoms
Pompl R., Bunk W., Dersch D.R., Horsch A., Stolz W., Abmayr W.,
w.,
Brauer Gliifll A., Schiffner R., Morfill G . ........................ 160