6 research outputs found
Image-guided therapy system for interstitial gynecologic brachytherapy in a multimodality operating suite
In this contribution, an image-guided therapy system supporting gynecologic
radiation therapy is introduced. The overall workflow of the presented system
starts with the arrival of the patient and ends with follow-up examinations by
imaging and a superimposed visualization of the modeled device from a PACS
system. Thereby, the system covers all treatments stages (pre-, intra- and
postoperative) and has been designed and constructed by a computer scientist
with feedback from an interdisciplinary team of physicians and engineers. This
integrated medical system enables dispatch of diagnostic images directly after
acquisition to a processing workstation that has an on-board 3D Computer Aided
Design model of a medical device. Thus, allowing precise identification of
catheter location in the 3D imaging model which later provides rapid feedback
to the clinician regarding device location. Moreover, the system enables the
ability to perform patient-specific pre-implant evaluation by assessing the
placement of interstitial needles prior to an intervention via virtual template
matching with a diagnostic scan.Comment: 7 pages, 3 figure
Development of an open source software module for enhanced visualization during MR-guided interstitial gynecologic brachytherapy
In 2010, gynecologic malignancies were the 4th leading cause of death in U.S.
women and for patients with extensive primary or recurrent disease, treatment
with interstitial brachytherapy may be an option. However, brachytherapy
requires precise insertion of hollow catheters with introducers into the tumor
in order to eradicate the cancer. In this study, a software solution to assist
interstitial gynecologic brachytherapy has been investigated and the software
has been realized as an own module under (3D) Slicer, which is a free open
source software platform for (translational) biomedical research. The developed
research module allows on-time processing of intra-operative magnetic resonance
imaging (iMRI) data over a direct DICOM connection to a MR scanner. Afterwards
follows a multi-stage registration of CAD models of the medical brachytherapy
devices (template, obturator) to the patient's MR images, enabling the virtual
placement of interstitial needles to assist the physician during the
intervention.Comment: 9 pages, 6 figure
Segmentierung medizinischer Bilddaten und bildgestützte intraoperative Navigation
Die Entwicklung von Algorithmen zur automatischen oder semi-automatischen Verarbeitung von medizinischen Bilddaten hat in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Das liegt zum einen an den immer besser werdenden medizinischen Aufnahmemodalitäten, die den menschlichen Körper immer feiner virtuell abbilden können. Zum anderen liegt dies an der verbesserten Computerhardware, die eine algorithmische Verarbeitung der teilweise im Gigabyte-Bereich liegenden Datenmengen in einer vernünftigen Zeit erlaubt. Das Ziel dieser Habilitationsschrift ist die Entwicklung und Evaluation von Algorithmen für die medizinische Bildverarbeitung. Insgesamt besteht die Habilitationsschrift aus einer Reihe von Publikationen, die in drei übergreifende Themenbereiche gegliedert sind:
-Segmentierung medizinischer Bilddaten anhand von vorlagenbasierten Algorithmen
-Experimentelle Evaluation quelloffener Segmentierungsmethoden unter medizinischen Einsatzbedingungen
-Navigation zur Unterstützung intraoperativer Therapien
Im Bereich Segmentierung medizinischer Bilddaten anhand von vorlagenbasierten Algorithmen wurden verschiedene graphbasierte Algorithmen in 2D und 3D entwickelt, die einen gerichteten Graphen mittels einer Vorlage aufbauen. Dazu gehört die Bildung eines Algorithmus zur Segmentierung von Wirbeln in 2D und 3D. In 2D wird eine rechteckige und in 3D eine würfelförmige Vorlage genutzt, um den Graphen aufzubauen und das Segmentierungsergebnis zu berechnen. Außerdem wird eine graphbasierte Segmentierung von Prostatadrüsen durch eine Kugelvorlage zur automatischen Bestimmung der Grenzen zwischen Prostatadrüsen und umliegenden Organen vorgestellt. Auf den vorlagenbasierten Algorithmen aufbauend, wurde ein interaktiver Segmentierungsalgorithmus, der einem Benutzer in Echtzeit das Segmentierungsergebnis anzeigt, konzipiert und implementiert. Der Algorithmus nutzt zur Segmentierung die verschiedenen Vorlagen, benötigt allerdings nur einen Saatpunkt des Benutzers. In einem weiteren Ansatz kann der Benutzer die Segmentierung interaktiv durch zusätzliche Saatpunkte verfeinern. Dadurch wird es möglich, eine semi-automatische Segmentierung auch in schwierigen Fällen zu einem zufriedenstellenden Ergebnis zu führen.
Im Bereich Evaluation quelloffener Segmentierungsmethoden unter medizinischen Einsatzbedingungen wurden verschiedene frei verfügbare Segmentierungsalgorithmen anhand von Patientendaten aus der klinischen Routine getestet. Dazu gehörte die Evaluierung der semi-automatischen Segmentierung von Hirntumoren, zum Beispiel Hypophysenadenomen und Glioblastomen, mit der frei verfügbaren Open Source-Plattform 3D Slicer. Dadurch konnte gezeigt werden, wie eine rein manuelle Schicht-für-Schicht-Vermessung des Tumorvolumens in der Praxis unterstützt und beschleunigt werden kann. Weiterhin wurde die Segmentierung von Sprachbahnen in medizinischen Aufnahmen von Hirntumorpatienten auf verschiedenen Plattformen evaluiert.
Im Bereich Navigation zur Unterstützung intraoperativer Therapien wurden Softwaremodule zum Begleiten von intra-operativen Eingriffen in verschiedenen Phasen einer Behandlung (Therapieplanung, Durchführung, Kontrolle) entwickelt. Dazu gehört die erstmalige Integration des OpenIGTLink-Netzwerkprotokolls in die medizinische Prototyping-Plattform MeVisLab, die anhand eines NDI-Navigationssystems evaluiert wurde. Außerdem wurde hier ebenfalls zum ersten Mal die Konzeption und Implementierung eines medizinischen Software-Prototypen zur Unterstützung der intraoperativen gynäkologischen Brachytherapie vorgestellt. Der Software-Prototyp enthielt auch ein Modul zur erweiterten Visualisierung bei der MR-gestützten interstitiellen gynäkologischen Brachytherapie, welches unter anderem die Registrierung eines gynäkologischen Brachytherapie-Instruments in einen intraoperativen Datensatz einer Patientin ermöglichte. Die einzelnen Module führten zur Vorstellung eines umfassenden bildgestützten Systems für die gynäkologische Brachytherapie in einem multimodalen Operationssaal. Dieses System deckt die prä-, intra- und postoperative Behandlungsphase bei einer interstitiellen gynäkologischen Brachytherapie ab