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Segmentierung von Plastikkathetern in 3D Ultraschallbildern

 
: Sauvonnet, B.
: Sakas, G.

Darmstadt, 2001
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2001
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
image processing; computer vision; 3D-object reconstruction; 3D-Bildverarbeitung; 3D-Ultrasound

Abstract
Die interstitielle Brachytherapie ist eine Form der Behandlung von Tumoren mittels radioaktiver Strahlung. Dabei werden Katheter durch das Tumorgewebe geführt, durch die dann der Strahler direkt an den Ort gebracht wird, wo er seine Strahlen abgibt, um das Tumorgewebe zu zerstören. Um die Belastung umliegender Gewebe sowie von Risikostrukturen so gering wie möglich zu halten, wird zuvor eine Bestrahlungsplanung durchgeführt, die eine optimale Dosisverteilung im Gewebe berechnet. Hierzu werden neben den anatomischen Daten auch die Lage der Katheter im Gewebe benötigt, um die möglichen Aufenthaltsorte der Strahler bestimmen zu können.
Um die benötigten Informationen zu gewinnen wurde als bildgebendes Verfahren 3D Ultraschall eingesetzt. Zur (semi-) automatischen Extraktion der Plastikkatheter wurden 4 verschiedene Verfahren konzeptioniert. Diese sind Region Growth / Thinning, Line Growth / Thinning, Object Estimated Growth sowie Line Propagation Growth. Region Growth / Thinning, Line Growth / Thinning sowie Object Estimated Growth basieren auf klassischen Verfahren der Bildverarbeitung zur Segmentierung von Objekten im Volumen mit anschliessendem Merkmalsextraktionsschritt. Dies erwies sich jedoch als schwierig und aus den verschiedensten Gründen nicht durchführbar.
Line Propagation Growth ist ein Rekonstruktionsalgorithmus, der auf einem Stick Transform genannten Verfahren basiert und direkt auf dem Volumendatensatz arbeitet; die Katheter werden ohne vorherige Segmentierung rekonstruiert. Der Algorithmus arbeitet dabei vollautomatisch und ist sehr schnell, die Trefferquote betrug in den untersuchten Fällen 100 % bzw. 76,9 % bei einer Rekonstruktionszeit von 1,5 Sekunden. Aus den extrahierten Katheterinformationen werden anschließend die für die Dosisoptimierung erforderlichen möglichen Strahleraufenthaltsorte berechnet.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-5849.html