Entwicklung einer Plattform zur 3D-Visualisierung und -Segmentierung medizinischer Daten
Karl-Ingo Friese, Leibniz UniversitÀt Hannover
Visualisierung wird in der Wissenschaft in nahezu jeder Disziplin als Werkzeug fĂŒr die Datenanalyse verwendet. Eine Tabelle fĂŒhrt prĂ€zise jedes Detail auf, die Tendenz wird jedoch in der Darstellung durch einen Graphen leichter erkennbar. Bei mehrdimensionale Daten fĂŒhrt oft erst ein Multiplotverfahren zum erhofften Erkenntnisgewinn. Die zu visualisierenden Daten sind dabei oft abstrakt. So wird bspw. die Druck- oder Temperaturverteilung in einem WerkstĂŒck in einer Falschfarbendarstellung visualisiert oder die regionale Preisentwicklung bei Lebensmitteln in einer Kombination aus Landkarte und Balkendiagramm skizziert.
Auch in der modernen Medizin fallen groĂe Datenmengen an, insbesondere durch nichtinvasive 3DBildgewinnungsmethoden (CT, MRI, Ultraschall, ...). Solche Aufnahmen werden zur Diagnose einer Krankheit oder einer Verletzung eingesetzt, zur konkreten Planung einer komplizierten Operation und zunehmend auch fĂŒr die anschlieĂenden QualitĂ€tskontrolle. FĂŒr manche Aufgaben ist es wichtig, eine möglichst schnelle, fĂŒr andere eine möglichst hochwertige Darstellung der gewonnenen Daten zu erzeugen. Besonders fĂŒr die 3D-Segmentierung ist eine angemessene, intuitiv verstĂ€ndliche, exakte und vor allem interaktive Visualisierung der vorhandenen Volumendaten wichtig.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine Visualisierungs- und Segmentierungsplattform fĂŒr medizinische 3D Daten zu entwickeln. Dabei richtet sich das Programm vor allem an Wissenschaftler aus den Gebieten der medizinischen Visualisierung und Segmentierung, die neue Methoden - wie z.B. ein anspruchsvolles Segmentierungsverfahren oder die Erprobung neuer, haptischer Eingabemethoden - entwickeln wollen. Das Resultat dieser Arbeit ist das Programmpaket âYaDiVâ, das in KĂŒrze als Open-Source Version der Wissenschaftsgemeinde zur VerfĂŒgung stehen wird.
Neben der leichten Erweiterbarkeit um neue Module, war PlattformunabhĂ€ngigkeit eine der Hauptanforderungen, um möglichst vielen Wissenschaftlern die Möglichkeit zu geben, YaDiV als Grundlage fĂŒr Ihre Arbeit zu nutzen. Ein weiteres Kriterium war konsequente Multi-Thread UnterstĂŒtzung, um die zum Teil sehr aufwendigen Methoden (z.B. im Bereich Direct Volume Rendering oder Moving-Contour Segmentierung) möglichst optimal an die sich immer weiter verbreitenden Mehrprozessor- (oder zumindest Mehrkern-)Systeme anpassen zu können. Die zu Beginn der Entwicklung getroffene Entscheidung, Java als Programmiersprache zu verwenden, wurde besonders durch diese Anforderungen bestĂ€rkt.