Bildverarbeitung für die Medizin 2004: Algorithmen — Systeme — Anwendungen PDF
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Informatik aktuell Herausgeber: W. Brauer im Auftrag der Gesellschaft fur Informatik (GI) Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Thomas Tolxdorff Jurgen Braun Heinz Handels Alexander Horsch Hans-Peter Meinzer (Hrsg.) Bildverarbeitung fur die Medizin 2004 Algorithmen - Systeme - Anwendungen Proceedings des Workshops vom 29.-30. Marz 2004 in Berlin Springer Herausgeber Thomas Tolxdorff Jiirgen Braun Charite - UniversiUitsmedizin Berlin Institut fUr Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie Campus Benjamin Franklin Hindenburgdamm 30, 12200 Berlin Heinz Handels Universitatsklinikum Hamburg -Eppendorf Institut fUr Medizinische Informatik MartinistraBe 52, 20246 Hamburg Alexander Horsch Technische Universitat Miinchen, Klinikum rechts der Isar Institut fUr Medizinische Statistik und Epidemiologie Ismaninger StraBe 22,81675 Miinchen CR Subject Classification (2001): A.O, H.3, 1.4, 1.5, 1.6, J.3, H.3.1, 1.2.10, 1.3.3, 1.3.5, 1.3.7, 1.3.8, 1.6.3 ISSN 1431-472-X ISBN 978-3-540-21059-7 ISBN 978-3-642-18536-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-18536-6 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesonde re die der Ubersetzung, des N achdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfaltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbcitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugs weiser Verwertung, vorbehalten. Eine VervieWHtigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundcsrcpublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulassig. Sic ist grundsatzlich vergiitungspflichtig. Zuwider handlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004 Urspriinglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 2004 Salz: Reproduktionsfertige Vorlage vom Autor/Herausgeber Gedruckt auf saurefreiem Papier 33/3142-543210 Veranstalter IMIBE Institut fiir Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie, Charite- UniversitatsmedizinBerlin,Freie Universitat und Humboldt Universitat Berlin GMDS Arbeitsgruppe Medizinische Bildverarbeitung der Gesellschaft fur Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie GI Fachgruppe Imaging und Visualisierungstechniken der Gesellschaft fur Informatik DGBMT Fachgruppe Medizinische Informatik der Deutschen Gesellschaft fiir Biomedizinische Technik im VDE IEEE Joint Chapter Engineering in Medicine and Biology, German Section DAGM Deutsche Arbeitsgemeinschaft fur Mustererkennung BVMI Berufsverband Medizinischer Informatiker e.V. DGaO Deutsche Gesellschaft fur angewandte Optik Lokaler Veranstalter Institut fiir Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie Charite- Universitatsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin Tagungsleitung und -vorsitz Priv.-Doz.Dr. Jurgen Braun Prof. Dr. Thomas Tolxdorff Institut fur Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie Charite- Universitatsmedizin Berlin Lokale Organisation Priv.-Doz. Dr. Jurgen Braun Claus Derz Dr. Egbert Gedat Holger Kunz Dr. IngolfSack Dr. Thorsten Schaaf Sabine SaBmann Dagmar Stiller Katharina Vogelsang Institut fur Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie Charite- Universitatsmedizin Berlin VI Organisation Verteilte BVM-Organisation Prof. Dr.Heinz Handels und Dipl.-Inf.Thnm Gunther, Universitat Hamburg und Universitat zu Lubeck (Begutachtung) Priv.-Doz. Dr. Dr. Alexander Horsch,Helmut SuBmann und Dr. Catharina Brandes,Technische Universitat Munchen (Tagungsband) Prof.Dr. Hans-Peter Meinzer und Dipl.-Inform. Med. Matthias Thorn, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg (Anmeldung) Programmkomitee Prof. Dr. Til Aach, Universitat zu Lubeck Prof. Dr. Dr. Johannes Bernarding, Universitat Magdeburg Prof. Dr.Hartmut Dickhaus,Fachhochschule Heilbronn Prof. Dr. Georg Duda, Charite- Universitatsmedizin Berlin Priv.-Doz. Dr. Dr. Karl-Hans Englmeier, GSF ForschungszentrumNeuherberg Prof. Dr. RudolfFahlbusch, Universitat Erlangen-Nurnberg Prof. Dr. Bernd Fischer, Universitat zu Lubeck Prof. Dr. Heinz Handels, Universitat Hamburg Dr. Peter Hastreiter, Universitat Erlangen-Nurnberg Priv.-Doz. Dr. Dr. Alexander Horsch,Technische Universitat Mtinchen Priv.-Doz.Dr. FrithjofKruggel,MPI ftir neuropsychologischeForschungLeipzig Dr. Thomas M. Lehmann, RWTH Aachen Prof. Dr. Dr. Hans-Gerd Lipinski, Fachhochschule Dortmund Prof. Dr. Tim Luth, Charite- Universitatsmedizin Berlin Prof. Dr. Hans-Peter Meinzer, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg Prof. Dr.Heinrich Muller, Universitat Dortmund Prof. Dr. Heinrich Niemann, Universitat Erlangen-Nurnberg Prof. Dr.Dietrich Paulus, Universitat Koblenz-Landau Prof. Dr. Heinz-Otto Peitgen,Universitat Bremen Prof. Dr. Dr. Siegfried J. Poppl, Universitat zu Lubeck Prof. Dr. Bernhard Prehn, Universitat Magdeburg Prof. Dr. Karl Rohr,International University Bruchsal Prof. Dr. Georgios Sakas, Fraunhofer Institut Darmstadt Prof. Dr. Dietmar Saupe, Universitat Konstanz Prof. Dr. Thomas Tolxdorff, Charite- Universitatsmedizin Berlin Dr. Axel Wismuller, Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen Prof. Dr. Herbert Witte, Universitat Jena Dr. Thomas Wittenberg, Fraunhofer Institut Erlangen Organisation VII Preistrager des BVM-Workshops 2003 Die BVM-Preise zeichnen besonders hervorragende Arbeiten aus. Die Haupt preise wurden 2003von der FirmaPhilips Medizin Systeme,Hamburg,gestiftet, die zweiten Preise von der Firma Silicon Graphics GmbH, Grasbrunn. Fur die Drittplatzierten gab es vom Springer-Verlag gestiftete Buchpreise. BVM-Preis 2003 fur die beste wissenschaftliche Arbeit 1. Preis: Carsten Leischner, Heinz Handels, JiirqetiKreusch, Siegfried J. Piippl - Analyse kleiner pigmentierter Hautlasionen fur die Melanomfrtiherkennung 2. Preis: Peter Hassenpfiug- Intraoperative GefaBrekonstruktion fur die mul timodale Registrierung zur bildgestiitzten Navigation in der Leberchirurgie 3. Preis: Frank Weichert- Korrekte dreidimensionale Visualisierung von Blut gefaBendurch Matchingvon intravaskularenUltraschall- und biplanaren Angio graphiedaten als Basis eines IVB-Systems BVM-Preis 2003 ftlr den besten Vortrag 1. Preis: Florian Vogt- EndoskopischeLichtfelder mit einem kamerafiihrenden Roboter 2. Preis: Falk Uhlemann - Ein Verfahren zur objektiven Quantifizierung der Genauigkeit von dreidimensionalen Fusionsalgorithmen 3. Preis: Jan Modersitzki - Optimal Image Registration with a Guaranteed One-to-One Point Match BVM-Preis 2003 fiir die beste Poster- bzw. Softwareprasentat.ion 1. Preis: Max SchObinger- Robuste Analyse von GefaBstrukturen auf Basis einer 3D-Skelettierung 2. Preis: Thomas Deck- Rekonstruktion von Geschwindigkeits- und Absorpti onsbildern eines Ultraschall-Computertomographen 3. Preis: Gudrun Wagenknecht - MRT-basierte individuelle Regionenatlanten des menschlichen Gehirns Vorwort Nach vielen Jahren rasanter Entwicklung hat sich die digitale Bildverarbeitung in der Medizin als zentraler Bestandteildiagnostischer und therapeutischer Ver fahren fest etabliert. Von der Industrie standig fortentwickelte Ceratetechnik sorgt fur eine stetig steigende Bilddatenkomplexitat,Diese Informationsvielfalt, gepaart mit stetig wachsender Verarbeitungsgeschwindigkeit von Rechnersyste men, verlangt nach neuen Methoden, urn die moglich gewordenen Vorteile zum Wohl von Patienten umfassend erschlieBen zu konnen, Die computergestiitzte Bildverarbeitung wird mit dem Ziel eingesetzt, Strukturen automatisch zu er kennenund insbesonderepathologischeAbweichungen aufzuspiiren und zuquan tifizieren, urn so beispielsweise zur Qualitatssicherung in der Diagnostik beizu tragen. Doch die Anforderungen sind hoch, urn die visuellen Fahigkeiten eines Experten bei der Begutachtung von medizinischem Bildmaterial nachzubilden. Dennoch gelingt die wichtige Unterscheidung von Strukturen durch zielgerich tete Algorithmen in Kombination mit der Leistungsfahigkeit moderner Compu ter. So wird es moglich, die Algorithmen und Technologien der medizinischen Bildverarbeitung zur Unterstiitzung der Medizin und zum Wohl der Patienten einzusetzen. Der Workshop Bildverarbeitung fur die Medizin 2004 bietet hier ein Podium zur Prasentation und Diskussion neuer Algorithmen, Systeme und Anwendungen. Der Workshop Bildverarbeitungfur dieMedizin fand zum erstenMal 1993am UniversitatsklinikumFreiburgstatt.Er ist AusdruckdesBedarfs, die im Bereich der medizinischen Bildverarbeitungtatigen Kollegen aus den medizinischen und ingenieurwissenschaftlichen Fakultaten der Universitaten und GroBforschungs einrichtungen, aber auch der Industrie im deutschsprachigen Raum zusammen zu bringen. Die Idee, nicht nur Raum fiir Prasentationen zu schaffen, sondern auch eine intensive Fachdiskussion anzuregen, tragt erheblich zum Erfolg dieser Veranstaltungsreihe bei. Urn der wachsenden iiberregionalen Bedeutung nach zukommen, wurden ab 1998wechselnde Veranstaltungsorte gewahlt.Die Work shops Bildverarbeitung fur die Medizin 1998in Aachen,1999inHeidelberg,2000 in Mtinchen, 2001 in Liibeck, 2002in Leipzig und 2003 in Erlangen setzten das durch steigende Teilnehmerzahlen dokumentierte wachsende Interesse an die sem Workshop fort. Zieldes Workshops ist auch diesmal wieder die Darstellung aktueller Forschungsergebnisseund die Vertiefung der Gesprache zwischen Wis senschaftlern,Industrieund Anwendern. Der Workshopwendetsichausdriicklich auch an Nachwuchswissenschaftler, die iiber ihre Diplom-, Promotions- und Ha bilitationsprojekte berichten wollen. Die Vorbereitungen des Workshops werden von einem dezentral agieren den und iiberregional etablierten Organisationsteamvorgenommen,das von den Fachkollegen aus Hamburg, Miinchen, Heidelberg und Berlin getragen wird. Damit ist gewahrleistet, daBErfahrungen und Traditionen vergangener BVM Workshops miteingebracht werden. Grundidee des verteilten Organisationskon- X Vorwort zeptesist es,dafeinzelne Teilaufgabenstetsvonderselben Gruppedurchgeftihrt werden. Diese Aufgabenteilung bildet nicht nur eine starke Entlastung des 10 kalen Tagungsausrichters,sondernfuhrt auch insgesamt zu einer Effizienzsteige rung. Auch in diesem Jahr wurde wieder eine webbasierte Einreichung und Begut achtung der Tagungsbeitragevorgenommen.Anhand anonymisierter Bewertun gen durch jeweils drei Gutachter wurden von den insgesamt 113 eingereichten Beitragen 97 zur Prasentation ausgewahlt: 58 Vortrage, 34 Poster und 5 Soft waredemonstrationen. Die Qualitat der eingereichten Arbeiten war insgesamt sehr hoch. Die besten Arbeiten werden auch in diesem Jahr mit BVM-Preisen ausgezeichnet. Am Tag vor dem wissenschaftlichen Programm werden zweiTutorien ange boten: Prof. Dr.-Ing. Georg Duda und Dr. Markus Heller vom Forschungslabor der Unfall- und Wiederherstellungschirurgie der Charite - Universitatsmedlzin Berlin halten ein Tutoriurn zum Thema MuskuloSkelettale Bildgebung und Bio mechanik. Es gibt einen Uberblick tiber die Moglichkeiten der individuellen me chanischenAnalysemuskuloskelettaler Strukturen. An Beispielen sollen die Teil nehmer selbst die Moglichkeitenund Grenzen virtuellerPlanungssystemeim Be reich Gelenkersatz und Frakturheilungkennen lernen. Das zweiteTutoriumtragt den Titel Segmentierung, Registrierung, Visualisierung und Interaktion mit den Open-Source-Toolkits ITK, VTK und MITK abgehalten. Die Referenten vom Deutschen KrebsforschungszentrurnHeidelberg, Abt. Medizinische und Biologi sche Informatik, sind u.a, Dr. Iva Wolf, Dipl.-Inf. Mark Hastenteufel, Dipl.-Inf. Marcus Vetter und Dipl.-Inf. Med. Ingmar Wegner. Das Tutorium gibt eine Einftihrung in das Insight Toolkit, das Visualization Toolkit und das Medical Imaging Interaction Toolkit. Anhand der Bewertungen der Gutachter wurden die 97 ausgewahlten Bei trage fur den Workshop in Vortrags- und Postersessions sowie Softwaredemon strationenzu den Themen Medizinische Anwendungen I und II,Segmentierung I und II, 3DI und II, MethodikI und II, Visualisierung, computergestiltzte Naviga tion, Operationsplanung, Registrierung I und II, computergestiltzte Intervention und Informationssysteme I und II gruppiert.Die Internetseiten des Workshops bieten ausftihrlicheInformationen tiber das Programm und organisatorischeDe tails rund urn den Workshop. Siesind abrufbar unter der Adresse: http://www.bvm-workshop.org Wieschon im letztenJahr, wurde der Tagungsbandauch indiesem Jahrvollelek tronisch als y.1EX-Projekt erstellt und in dieser Form an den Verlag tibergeben. Vonden 97Beitragenwurden 70von den Autoren bereits im Y.1EX-Format ein gereicht. Die 27 im Winword-Format abgefassten Arbeiten wurden konvertiert und nachbearbeitet. Die Verschlagwortung der Beitrage nahmen die Autoren mittels eines PHP-Formularsselbst vor. Der gesamteErstellungsprozesserfolgte ausschlieBlich tiber das Internet. Die Herausgeber dieser Proceedings mochten allen herzlich danken, die zum Gelingen des BVM-Workshops 2004 beigetragen haben: Den Autoren fur die Vorwort XI rechtzeitige und formgerechte Einsendung ihrer qualitativ hochwertigen Arbei ten, dem Programmkomitee fur die griindliche Begutachtung, den Referenten des Tutorials sowie den Mitarbeitern des Instituts fur Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie der Charite - Universitatsmedizin Berlin fur ihre tatkraftige Unterstutzung bei der Organisation und Durchfuhrung des Work shops: Frau Katharina Vogelsang und Frau Sabine SaBmann gebuhrt groBe An erkennungfur die Unterstutzung wahrendder gesamten Vorbereitungdes Work shops. Frau Dagmar Stiller danken wir fur die tatkraftige Unterstutzung bei der Erstellung der Internetprasentation, Herrn Helmut SuBmann und Frau Dr. Catharina Brandes vom Institut fur Medizinische Statistik und Epidemiolo gie der TU Milnchen danken wir fur die engagierte Mitarbeit bei der Erstel lung der Workshopproceedings in :f:j\'IEX.Dem Springer-Verlag, der nun schon den siebten Proceedingsband zu den BVM-Workshops herausbringt,wollen wir fur die gute Kooperation ebenfalls unseren Dank aussprechen. Herrn Dipl.-Inf. Med. Matthias Thorn vom Deutschen KrebsforschungszentrumHeidelberg dan ken wir fur die erneute Durchfuhrung der Online Registrierung. Fur die Web basierte Durchftihrung des Reviewingprozesses gebuhrt Herrn Dipl.-Inf. Timm Gunther vom Institut fur Medizinische Informatik der Universitat zu Lubeck unser Dank. Fur die finanzielle Unterstutzung bedanken wir uns bei den Fachgesellschaf ten und der Industrie. Dem Springer-Verlag, der auch in diesem Jahr den Ta gungsband zu den BVM-Workshops auflegt, m6chten wir fur die gute Koope ration und fur die Stiftung von Buchpreisen unseren Dank aussprechen. Wir wiinschen allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern des Workshops BVM 2004 lehrreiche Tutorials, viele interessante Vortrage, Oesprache an den Postern und den Standen der System-Demos und der Industrieausstellung sowie interessante neue Kontakte zu Kolleginnen und Kollegen aus dem Bereich der Medizinischen Bildverarbeitung. Januar 2004 Thomas Tolxdorff (Berlin) Jurgen Braun (Berlin) Heinz Handels (Hamburg) Alexander Horsch (Munchen) Hans-Peter Meinzer (Heidelberg)
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