Bildverarbeitung für die Medizin 2003: Algorithmen — Systeme — Anwendungen, Proceedings des Workshops vom 9.–11. März 2003 in Erlangen PDF
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Informatik aktuell Herausgeber: W.Brauer im Auftrag der Gesellschaft fur Informatik (GI) Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Thomas Wittenberg Peter Hastreiter Ulrich Hoppe Heinz Handels Alexander Horsch Hans-Peter Meinzer (Hrsg.) Bildverarbeitung fur die Medizin 2003 Algorithmen - Systeme - Anwendungen Proceedings des Workshops vom 9.-11. Marz 2003 in Erlangen Springer Herausgeber Thomas Wittenberg Fraunhofer-Institut fiir Integrierte Schaltungen Am Wolfsmantel 33. 91058 Erlangen Peter Hastreiter Neurozentrum, Neurochirurgische Klinik der Universităt Erlangen-Niirnberg Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen Ulrich Hoppe Abteilung fiir Phoniatrie und Pădaudiologie der Universităt Erlangen-Niirnberg Bohlenplatz 21. 91054 Erlangen Heinz Handels Institut fiir Medizinische Informatik Universităt zu Liibeck Ratzeburger Allee 160.23538 Liibeck Alexander Horsch Institut fiir Medizinische Statistik und Epidemiologie Technische Universităt Miinchen Klinikum rechts der Isar Ismaninger Strasse 22,81675 Miinchen Hans-Peter Meinzer Abteilung fiir Medizinische und Biologische Informatik / HOIOO Deutsches Krebsforschungszentrum Im Neuenheimer Feld 280. 69120 Heidelberg Bibliographisehe Information der Deutsehen Bibliothek Die Deutsehe Bibliothek verzeiehne! diese Publikation in der DeuI,ehen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografisehe Da!en sind im Internet ilber http://dnb.ddb.de abrufbar. CR Subject Classification (2001): A.O, H.3, IA, I.5, J.3, H.3.1, 1.2.10, 1.3.3, 1.3.5, 1.3.7, I.3.8, I.6.3 ISSN 1431-472-X ISBN 978-3-540-00619-0 ISBN 978-3-642-18993-7 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-18993-7 Dieses Werk iSI urheberrechtlich geschiitzl. Die dadurch begriindeten Rechle. insbesonde re die der Uberselzung. des Nachdrucks. des Vortrags. der Entnahme von Abbildungen und Tabellen. der Funksendung. der Mikroverfilmung oder der Vervielfăltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Dalenverarbeilungsanlagen. bleiben. auch bei nur auszugs weiser Verwertung. vorbehallen. Eine Vervielfăltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes iSI auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Beslimmungen des Urheberrechlsgeselzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. Seplember 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulassig. Sie isI grundsătzlich vergiilungspflichlig. Zuwider handlungen unterliegen den Slrafbeslimmungen des Urheberrechtsgesetzes. http://www.springer.de © Springer· Verlag Berlin Heidelberg 2003 Originally published by Springer-Verlag Berlin Heidelbcrg New York in 2003 Satz: Reproduktionsfertige Voriage vom Autor/Herausgeber Gedruckl auf săurefreiem Papier SPIN: 10916414 33/3142-543210 V Veranstalter BVMI Berufsverband Medizinischer Informatiker e.V. DAGM Deutsche Arbeitsgemeinschaft fu¨r Mustererkennung DGaO Deutsche Gesellschaft fu¨r angewandte Optik DGBMT Fachgruppe Medizinische Informatik der Deutschen Gesellschaft fu¨r Biomedizinische Technik im VDE GI Fachgruppe Imaging und Visualisierungstechniken der Gesellschaft fu¨r Informatik GMDS Arbeitsgruppe Medizinische Bildverarbeitung der Gesellschaft fu¨r Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie IEEE Joint Chapter Engineering in Medicine and Biology, German Section Lokaler Veranstalter Arbeitskreis Medizin und Informationsverarbeitung des Sonderforschungsbereichs 603: Modellbasierte Analyse und Visualisierung komplexer Szenen und Sensordaten an der Friedrich-Alexander-Universit¨atErlangen-Nu¨rnberg, Martensstraße 3, 91058 Erlangen Sprecher: Prof. Dr. Heinrich Niemann Zusammen mit: Abteilung fu¨r Phoniatrie und P¨adaudiologie Chirurgische Universit¨atsklinik Fraunhofer Institut fu¨r Integrierte Schaltungen (IIS) Klinik und Poliklinik fu¨r Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie Lehrstuhl fu¨r Informatik 5 (Mustererkennung) Lehrstuhl fu¨r Informatik 9 (Graphische Datenverarbeitung) Zentrum fu¨r Moderne Optik (ZeMO) Neurochirurgische Klinik Neurozentrum des Kopfklinikums Graduiertenkolleg 3D-Bildanalyse und -synthese Tagungsleitung und -vorsitz Dr. Thomas Wittenberg Fraunhofer Institut fu¨r Integrierte Schaltungen (IIS), Erlangen Dr. Peter Hastreiter Neurozentrum, Neurochirurgische Klinik der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Priv.-Doz. Dr. Dr. Ulrich Hoppe Abteilung fu¨r Phoniatrieund P¨adaudiologieder Universit¨atErlangen-Nu¨rnberg VI Organisation Lokale Organisation L. Ass. Michaela Benz, Physikalisches Institut, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dr. Peter Hastreiter, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Priv.-Doz. Dr. Dr. Ulrich Hoppe, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dr. Sophie Kru¨ger, Chirurgische Klinik, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dipl.-Ing. J¨org Lohscheller, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dipl.-Inf.GrzegorzSoza,Institutfu¨rInformatik,Universit¨atErlangen-Nu¨rnberg Dipl.-Min.TobiasMaier,PhysikalischesInstitut,Universit¨atErlangen-Nu¨rnberg Dipl.-Inf.(FH) Christian Mu¨nzenmayer, M.Sc., Fraunhofer IIS, Erlangen Dr. Dr. Emeka Nkenke, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dr. Christoph Schick, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dipl.-Inf. Florian Vogt, Institut fu¨r Informatik, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dr. Thomas Wittenberg, Fraunhofer IIS, Erlangen Verteilte BVM-Organisation Priv.-Doz. Dr. Heinz Handels und Dipl.-Inf. Timm Gu¨nther Universit¨at zu Lu¨beck (Begutachtung) Priv.-Doz. Dr. Dr. Alexander Horsch, Technische Universit¨at Mu¨nchen (Tagungsband) Prof. Dr. Hans-Peter Meinzer und Dipl.-Inform. Med. Matthias Thorn, Deutsches KrebsforschungszentrumHeidelberg (Anmeldung) Programmkomitee Prof. Dr. Hartmut Dickhaus, Fachhochschule Heilbronn Prof. Dr. Thomas Ertl, Universit¨at Stuttgart Prof. Dr. Dr. Ulrich Eysholdt, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Rudolf Fahlbusch, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Bernd Fischer, Universit¨at zu Lu¨beck Dr. Oliver Ganslandt, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Heinz Gerh¨auser, Fraunhofer IIS, Erlangen Prof. Dr. Gu¨nther Greiner, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Priv.-Doz. Dr. Heinz Handels, Universit¨at zu Lu¨beck Dr. Peter Hastreiter, Neurozentrum, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Gerd H¨ausler, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Karl-Heinz H¨ohne, Universit¨atsklinikum Hamburg-Eppendorf Priv.-Doz. Dr. Dr. Ulrich Hoppe, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dr. Joachim Hornegger, Siemens, Forchheim Priv.-Doz. Dr. Dr. Alexander Horsch, Technische Universit¨at Mu¨nchen Priv.-Doz.Dr.FrithjofKruggel,MPIfu¨rneuropsychologischeForschungLeipzig Dr. Thomas M. Lehmann, Universit¨atsklinikum der RWTH Aachen Prof. Dr. Dr. Hans-Gerhard Lipinski, Fachhochschule Dortmund Priv.-Doz. Dr. Gabriele Lohmann, Max-Planck-Institut, Leipzig Prof. Dr. Hans-Peter Meinzer, Deutsches KrebsforschungszentrumHeidelberg Preistr¨ager VII Prof. Dr. Heinrich Mu¨ller, Universit¨at Dortmund Dr. Ramin Naraghi, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof.Dr.Dr.FriedrichW.Neukam,KlinikumderUniversit¨atErlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Heinrich Niemann, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Priv.-Doz.Dr.ChristopherNimsky,KlinikumderUniversit¨atErlangen-Nu¨rnberg Dr. Dr. Emeka Nkenke, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Dietrich Paulus, Universit¨at Koblenz-Landau Prof. Dr. Heinz-Otto Peitgen, Universit¨at Bremen Prof. Dr. Dr. Siegfried J. P¨oppl, Universit¨at zu Lu¨beck Priv.-Doz. Dr. Bernhard Preim, Mevis, Bremen Prof. Dr. Karl Rohr, International University Bruchsal Prof. Dr. Dietmar Saupe, Universit¨at Konstanz Dr. Christoph Schick, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Dr. Oskar Schmid, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Thomas Tolxdorff, Klinikum Benjamin-Franklin der FU Berlin Dr. Bernd Tomandl, Klinikum der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg Prof. Dr. Herbert Witte, Universit¨at Jena Dr. Thomas Wittenberg, Fraunhofer IIS, Erlangen Preistr¨ager des BVM-Workshops 2002 Leipzig, 10.–12. M¨arz 2002 Die BVM-Preise zeichnen besonders hervorragende Arbeiten aus. Die Haupt- preisewaren2002durchdiefreundlicheUnterstu¨tzungderFirmaPhilipsPhilips Medizin Systeme mitjeweils 250Eurodotiert.Fu¨r die Zweit- undDrittplatzier- ten gab es von Springer-Verlag und Carl-Hanser-Verlaggestiftete Buchpreise. BVM-Preis 2002 fu¨r die beste wissenschaftliche Arbeit 1. Preis: Hahn HK, Millar WS, Durkin MS, Klinghammer O, Peitgen H Cerebral Ventricular Volumetry in Pediatric Neuroimaging 2. Preis: Thies C, Metzler V, Lehmann TM, Aach T Objektorientierte Inhaltsbeschreibung hierarchischpartitionierter medizinischer Bilder 3. Preis: Schmidt H, Handels H, Knopp U, Seidel G, P¨oppl SJ Bildgestu¨tzte Telediagnostik und 3D-Tele-Imaging in Java VIII Preistr¨ager BVM-Preis 2002 fu¨r den besten Vortrag 1. Preis: Lohscheller J, Schuster M, D¨ollinger M, Hoppe U, Eysholdt U Analyse von digitalen Hochgeschwindigkeitsvideos der Ersatzstimmgebung 2. Preis: Vetter M, Hassenpflug P, Wolf I, Thorn M, Ca´rdenas S. CE, Grenacher L, Richter GM, Lamad´e W, B¨uchler MW, Meinzer HP Intraoperative Navigation in der Leberchirurgie mittels Navigationshilfen und Verformungsmodellierung 3. Preis: Schnabel JA, Tanner C, Castellano-Smith AD, Degenhard A, Hayes C, Leach MO, Hose DR, Hill DLG, Hawkes DJ ValidationofNon-RigidRegistrationofContrast-EnhancedMRMammography Using Finite Element Methods BVM-Preis 2002 fu¨r die beste Poster- bzw. Softwarepr¨asentation 1. Preis: Schenk A, Frericks BB, Caldarone FC, Galanski M, Peitgen HO Softwaredemo: Evaluierung von Gef¨aßanalyse und Volumetrie fu¨r die Planung von Leberlebendspenden 2. Preis: Hartkens T, R¨uckert D, Schnabel JA, Hawkes DJ, Hill DLG Softwaredemo:VTKCISGRegistrationToolkit:AnOpenSourceSoftwarePacka- ge for Affine and Non-Rigid Registration of Single- and Multimodal 3D Images 3. Preis: Chra´stek R, Wolf M, Donath K, Michelson G, Niemann H Optic Disc Segmentation in Retinal Images Vorwort In den vergangenenzehn Jahren konnte sich der WorkshopBildverarbeitung f¨ur die Medizin durcherfolgreicheVeranstaltungeninFreiburg1993,1994und1995, Aachen1996und1998,Heidelberg1999,Mu¨nchen2000,Lu¨beck2001sowieLeip- zig 2002 als ein interdisziplin¨ares Forum fu¨r Pr¨asentation und Diskussion von aktuellen und neuen Methoden, Systemen und Anwendungen im Bereich der medizinischen Bildverarbeitung sowie der daran angrenzenden Disziplinen eta- blieren. In diesem Jahr wird der Workshop erstmalig von einer gr¨oßeren inter- disziplin¨aren Gruppe von Wissenschaftlern, den Mitgliedern des Arbeitskreises MedizinundInformationsverarbeitung desSonderforschungsbereichs603Modell- basierte Analyse und Visualisierung komplexer Szenen und Sensordaten an der Friedrich-Alexander-Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg organisiert und ausgerich- tet.DieVeranstalterwidmendiesenWorkshopHerrnProfessorDr.Dr.Siegfried J. P¨oppl, (Universit¨at zu Lu¨beck) zum 60. Geburtstag. Aufgrund der eingereichten Beitr¨age konnten neben den bekannten und re- gelm¨aßigwiederkehrendenThemenkomplexenSegmentierung,Registrierung und Visualisierung vierSchwerpunktedermedizinischenBildverarbeitungherauskri- stallisiertwerden,undzwarAnalysevaskul¨arerStrukturen,Mammographie,Phy- sikalische Problemstellungen, sowie Endoskopie und Mikroskopie. Insbesondere der letzte Themenkomplex sowie die große Anzahl weiterer Vortr¨age und Po- ster,die sichmitBildernaussog.Lichtmodalit¨aten besch¨aftigen,zeigt,dassdie- se Aufnahmemodalit¨aten neben den klassischenVerfahren wie CT, MRT, PET, R¨ongten oder Ultrasschall einen aktuellen Trend in der klinischen Bildgebung und Auswertung darstellen. Im Vergleich zu den vergangen Jahren konnte mit 131 Beitr¨agen wieder ein neuer RekordanEinreichungenerreichtwerden.Die BegutachtungderBeitr¨age erfuhrindiesemJahrinsoferneineNeuerung,alsdassbeidenanonymenBewer- tungen durch drei Gutachter des Programmkomitees ¨arztliche Fachkollegen des Klinikums Erlangen hinzugezogen wurden, um die klinischen Aspekte der Bei- tr¨agezuevaluieren.VondeneingereichtenBeitr¨agenwurden90zurPr¨asentation ausgew¨ahlt, wovon 58 als Vortr¨age, 30 als Poster und 2 als Systemdemonstra- tionen auf dem Workshop vorgestellt werden. Die Qualit¨at der eingereichten Arbeiten war insgesamt sehr hoch. Die besten Arbeiten werden auch in diesem Jahr wieder mit BVM-Preisen ausgezeichnet. AmTagvordemwissenschaftlichenProgrammwerdenwiederumzweiTuto- rien angeboten: Prof. Dr. Gerd H¨ausler von der Arbeitsgruppe Optische Mess- technik am Lehrstuhl fu¨r Optik der Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg h¨alt ein Tutorium zum Thema Optische 3D-Sensoren in der Medizin – M¨oglichkeiten und Grenzen, wobei u.a. optische Sensorprinzipien und im Einsatz befindliche Sensoren fu¨r verschiedene medizinische Anwendungen vorgestellt werden, wie z.B.diephasenmessendeTriangulationunddieoptischeKoh¨arenz-Tomographie. M¨oglichkeitenundGrenzenderSensorenfu¨rverschiedeneAnwendungenwerden X Vorwort diskutiert, u.a. in der Zahnheilkunde, der Orthop¨adie, der Chirurgie und der Dermatologie. Das zweite Tutorium gibt einen U¨berblick u¨ber den Bereich bildgebende Diagnostik in Zusammenhang mit modernem Informationsmanagementanhand eines Vergleiches von Datens¨atzen aus Computer- und Kernspintomographen. Zudem werden die Architektur solcher Systeme, ihre Integration in vorhan- dene IT-Landschaften, relevante Technologien und Standards, sowie Kosten- und Wirtschaftlichkeitsu¨berlegungen diskutiert. Die Referenten von der Uni- versit¨at Erlangen-Nu¨rnberg sind Dr. med. Bernd F. Tomandl aus der Abtei- lung fu¨r Neuroradiologie(CT-Diagnostik – Einf¨uhrung und Vergleich mit MR), Dr.med.MichaelLellvomInstitutfu¨rRadiologischeDiagnostik(MR-Diagnostik – M¨oglichkeiten und Vergleich mit CT) sowie Dr.-Ing. Dipl.-Inf. Thomas Kauer von der Gruppe Informationsverarbeitung Medizin (PACS – Anschaffung, For- mulare, Nutzen, Technik). Im Rahmen des Workshops wurden drei international renommierte Wissen- schaftler eingeladen. Prof. Dr. Nicholas Ayache, Forschungsleiter des INRIA, Frankreich, und Leiter der Gruppe EPIDAURE (Projet Images, Diagnostic, Automatique, Robotique) spricht u¨ber das Thema Introducing physical and phy- siological models to improve medical image analysis and simulation. Prof. Dr. med.DietrichGr¨onemeyervonderUniversit¨atWitten/HerdeckewirdzumThe- ma Bilderzeugung in der Mikromedizin vortragen. Der dritte Hauptvortrag des WorkshopswirdvonProf.Dr.rer.nat.OlafGefeller,LeiterdesInstitutsfu¨rMe- dizininformatik, Biometrie und Epidemiologie der Universit¨at Erlangen-Nu¨rn- berg zum Thema Statistische Aspekte der Fallzahlplanung bei Studien gehalten. Im Vorfeld der Lu¨becker Veranstaltung 2001 wurde ein verteiltes Organi- sationsteam gegru¨ndet, in das die Organisatoren vergangener BVM-Workshops ihre Erfahrungen einbringen. Diese Aufgabenteilung hat sich auch bei der Or- ganisation der Erlanger Veranstaltung bew¨ahrt und bildet nicht nur eine starke EntlastungdeslokalenTagungsausrichters,sondernhatauchinsgesamtzueiner Effizienzsteigerung gefu¨hrt. Sowohl die Einreichung und Begutachtung der Ta- gungsbeitr¨age als auch die Anmeldung erfolgt ausschließlich u¨ber das Internet unter der eigens fu¨r den Workshop eingerichteten Homepage http://www.bvm-workshop.org von der alle wesentlichen Informationen zu dieser, vergangener und ku¨nftiger Veranstaltungen abrufbar sind. In diesem Jahr wurde auch der Tagungsband erstmals vollelektronisch in LATEX erstellt und zur Produktion an den Springer- Verlag u¨bergeben. Von den 90 Beitr¨agen wurden 67 von den Autoren bereits im LATEX-Format eingereicht. Die 23 im Winword-Format abgefassten Arbeiten wurden konvertiert und nachbearbeitet. Die Herausgeber dieses Tagungsbandes m¨ochten allen herzlich danken, die zum Gelingen des Workshops beigetragen haben: Den Autoren fu¨r die rechtzei- tige und formgerechte Einsendung ihrer qualitativ hochwertigen Arbeiten, dem interdisziplin¨aren Programmkomiteefu¨r die gru¨ndliche Begutachtung, den Mit- gliederndesBVM-OrganisationsteamssowiedenKollegenL.Ass.MichaelaBenz
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