Repräsentation und Visualisierung von Variabilität in dreidimensionalen anatomischen Atlanten
Final Report Abstract
In dem Projekt wurde auf der Grundlage des VOXEL-MAN-Systems ein Framework zur Erstellung von 3D-Variabilitätsatlanten entwickelt, in denen die interindividuelle Variabilität der räumlichen Morphologie von anatomischen Strukturen in einem Kollektiv sowie zeitliche Formveränderungen bewegter Organe repräsentiert und dargestellt werden können. Hierdurch wurden die Darstellungsmöglichkeiten bislang verfügbarer digitaler anatomischer 3D-Atlanten deutlich erweitert, die zumeist von nur einem Individuum abgeleitet sind und keine Informationen über die interindividuelle oder zeitliche intraindividuelle Variabilität der 3D-Organmorphologie enthalten. Für die Modellierung der anatomischen Formen und ihrer Variabilität wird die M-rep-Repräsentation verwendet, die eine kompakte Beschreibung von anatomischen Objekten auf der Basis ihrer Mittelachsen ermöglicht. Für eine Visualisierung der Formvarianten im Kontext der umgebenden Anatomie werden die Formmodelle mit einem volumenbasierten Referenzmodell der inneren Organe verknüpft, welches auf dem Visible Human Datensatz basiert. Das volumenbasierte Referenzorgan wird unter Verwendung der M-rep-Formbeschreibung in die verschiedenen Formvarianten des Organs deformiert, wodurch realistische visuelle Darstellungen der Organformvarianten in einem Patientenkollektiv sowie die Visualisierung des Organinneren, z.B. durch das Setzen von Schnitten, ermöglicht wird. Die Entwicklung der Methodik zur Integration der Formmodelle in den Atlas wurde exemplarisch zum einen anhand von 48 3D-Modellen der Niere vorgenommen, die aus räumlichen CT-Bilddaten gewonnen wurden. Nach Generierung eines m-repbasierten, statistischen Formmodells konnten die mittlere Formrepräsentation der Organe eines Kollektivs sowie deren bevorzugte Formvariationen visualisiert werden. Zum anderen wurden am Beispiel der atmungsbedingten Lungenbewegung auch dynamische Prozesse aus zeitlich hochaufgelösten 4D-Bilddaten modelliert und eine M-rep-basierte Darstellung der dynamischen Formveränderungen im Atlas ermöglicht. Durch die erweiterte integrierte Wissensbasis ist es zudem möglich geworden, Zusatzinformationen über die dargestellte Organe wie z.B. das Alter oder Geschlecht des zugehörigen Patienten sowie morphologische Parameter, die aus der M-rep- Modellierung gewonnen wurden, im Atlas zu hinterlegen und für den Benutzer organbezogen abrufbar zu machen. Im Rahmen des Projektes ist somit ein leistungsfähiges Framework für die Modellierung und Visualisierung von Formvariabilitäten von Organen in anatomischen Atlanten entstanden.
Publications
- Repräsentation von Variabilität in einem dreidimensionalen anatomischen Atlas am Beispiel der Niere. 50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie, Freiburg, Tagungsband, 16-18, 2005
Silke Hacker, Ulf Tiede, Heinz Handels
- Representation and Visualization of Variability in a 3D Anatomical Atlas Using the Kidney as an Example. In: Cleary, K.R., Galloway, R.L. (eds.), Visualization, Image-Guided Procedures, and Display, SPIE Medical Imaging 2006, San Diego, SPIE Vol. 6141, 61410B-1-61410B-7, 2006.
Silke Hacker, Heinz Handels
- Repräsentation und Visualisierung von 3D- Formvarianten von Organen für die medizinische Ausbildung: In: Handels, H., Erhardt, J., Horsch, A., Meinzer, H.P., Tolxdorff, T. (Hrsg.), Bildverarbeitung für die Medizin 2006, Informatik aktuell, Springer Verlag, Berlin, 276-280, 2006
Silke Hacker, Heinz Handels
