Entwurf und Implementierung eines atlasbasierten Segmentierungsverfahrens für medizinische Volumendaten

Robert Christian Meyer, Welfenlab, Diplomarbeit
01/2010

In der medizinischen 3D Datenverarbeitung versteht man unter dem Begriff Segmentierung die Identifikation von medizinisch relevanten Strukturen, wie z.B. Organen, Knochen oder pathologischen Veränderungen.

Bei der modellbasierten Segmentierung wird ein Modell der im Datensatz dargestellten Körperregion zur Verfügung gestellt, das an eine zu segmentierende Aufnahme angepasst werden kann. Die Idee dieses Verfahrens ist für medizinische Anwendungen besonders interessant, weil hier sehr oft sehr ähnliche Datensätze segmentiert werden. Diese Variante der Segmentierungsverfahren wird als Atlasbasierte Segmentierung und die als Modell genutzte Aufnahme als Atlas bezeichnet.

Die größte Schwierigkeit dieses Verfahrens liegt darin, die Segmente des Atlas korrekt auf den Datensatz abzubilden. Da zwischen zwei Aufnahmen immer Differenzen auftreten, die beispielsweise durch die Aufnahme selbst (z.B. leicht unterschiedlicher Blickwinkel) oder auch durch eine leicht veränderte Form der betrachteten Struktur (z.B. beim Vergleich eines gewachsenen Tumors) ergeben können, muss eine Transformation gefunden werden, der den Atlas möglichst genau auf den Datensatz abbildet. Allgemein wird dieser Vorgang Registrierung genannt und ist Gegenstand vieler aktueller Forschungsvorhaben. Dabei wird zwischen einer affinen und einer elastischen Registrierung unterschieden. Im regiden Teil werden die Volumendaten durch eine affine Transformation (Verschiebung, Rotation, Skalierung, ...) vorregistriert. In der elastischen Registrierung werden dann durch eine auf B-Splines basierende multigrid Deformation lokale Differenzen ausgeglichen.

Ziel dieser Arbeit ist es, ein aktuelles atlasbasiertes Segmentierungsverfahren zu implementieren und in die bestehende YaDiV Plattform zu integrieren.

Kontakt: Karl-Ingo Friese