Bildverarbeitung für die Medizin 2007: Algorithmen – Systeme – Anwendungen Proceedings des Workshops vom 25.–27. März 2007 in München

492 Pages·2007·14.062 MB·German-English

by  Thora Pommerencke, Pascal Tomakidi, Hartmut Dickhaus, Niels Grabe (auth.), Alexander Horsch, Thomas M. Deserno, Heinz Handels, Hans-Peter Meinzer, Thomas Tolxdorff (eds.)

Informatik aktuell
Herausgeber: W. Brauer
im Auftrag der Gesellschaft für Informatik (GI)
Alexander Horsch Thomas M. Deserno
Heinz Handels Hans-Peter Meinzer
Thomas Tolxdorff (Hrsg.)
Bildverarbeitung
für die Medizin 2007
Algorithmen – Systeme – Anwendungen
Proceedings des Workshops
vom 25.–27. März 2007 in München
(cid:2) (cid:3)(cid:4)
Herausgeber
Alexander Horsch
Technische Universität München, Klinikum rechts der Isar
Institut für Medizinische Statistik und Epidemiologie
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Thomas M. Deserno
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Institut für Medizinische Informatik
Pauwelsstrasse 30, 52057 Aachen
Heinz Handels
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Institut für Medizinische Informatik
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Hans-Peter Meinzer
Deutsches Krebsforschungszentrum
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Thomas Tolxdorff
Charité – Universitätsmedizin Berlin
Institut für Medizinische Informatik
Campus Benjamin Franklin
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Bibliographische Information der Deutschen Bibliothek
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des Urheberrechtsgesetzes.
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Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media
springer.de
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007
Printed in Germany
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Veranstalter
IMSE Institut fu¨r Medizinische Statistik und Epidemiologie
Klinikum rechts der Isar der Technischen Universit¨at Mu¨nchen
BVMI Berufsverband Medizinischer Informatiker e.V.
DAGM Deutsche Arbeitsgemeinschaft fu¨r Mustererkennung
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
Tagungsleitung und -vorsitz
Prof. II Dr. Alexander Horsch
Institut fu¨r Medizinische Statistik und Epidemiologie
(Direktor: Prof. Klaus A. Kuhn)
Klinikum rechts der Isar der Technischen Universit¨at Mu¨nchen
Lokale Organisation
Dr. Andrea Bernklau
Dipl.-Phys. Andreas Enterrottacher
Dipl.-Inf. Gregor Lamla
Dipl.-Inf. J¨org Schlundt
Dipl.-Inf. Sebastian Wurst
Institut fu¨r Medizinische Statistik und Epidemiologie
Klinikum rechts der Isar der Technischen Universit¨at Mu¨nchen
Dipl.-Inf. Udo Poth
Frau Victoria Manzan
Rechenzentrum des Klinikum rechts der Isar
Prof. Dr. Dr. Karl-Hans Englmeier
GSF Forschungszentrum Neuherberg
Verteilte BVM-Organisation
Priv.-Doz. Dr. Thomas M. Deserno, Dipl.-Inform. Benedikt Fischer
Rheinisch-Westf¨alische Technische Hochschule Aachen (Tagungsband)
Prof. Dr. Heinz Handels, Dipl.-Ing. Martin Riemer
Universit¨atsklinkum Hamburg-Eppendorf (Begutachtung)
Prof. Dr. Hans-Peter Meinzer, Dipl.-Ing. Matthias Baumhauer
Deutsches KrebsforschungszentrumHeidelberg (Anmeldung)
Prof. Dr. Thomas Tolxdorff, Dagmar Stiller
Charit´e – Universit¨atsmedizin Berlin (Internetpr¨asenz)
VI Organisation
Programmkomitee
Prof. Dr. Til Aach, RWTH Aachen
Prof. Dr. Dr. Johannes Bernarding, Universit¨at Magdeburg
Dr. Wolfram Bunk, Max-Planck-Institut Garching
Prof. Dr. Thorsten M. Buzug, Universit¨at zu Lu¨beck
Priv.-Doz. Dr. Thomas M. Deserno, RWTH Aachen
Prof. Dr. Hartmut Dickhaus, Universit¨at Heidelberg
Dr. Jan Ehrhardt, Universit¨atsklinkum Hamburg-Eppendorf
Prof. Dr. Dr. Karl-Hans Englmeier, GSF Forschungszentrum Neuherberg
Prof. Dr. Bernd Fischer, Universit¨at zu Lu¨beck
Prof. Dr. Heinz Handels, Universit¨atsklinkum Hamburg-Eppendorf
Priv.-Doz. Dr. Peter Hastreiter, Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg
Prof. Dr. Joachim Hornegger,Universit¨at Erlangen-Nu¨rnberg
Prof. II Dr. Alexander Horsch, TU Mu¨nchen & Universit¨at Tromsø, Norwegen
Prof. Dr. Peter Kneschaurek,Technische Universit¨at Mu¨nchen
Prof. Dr. Frithjof Kruggel,University of California, Irvine, USA
Prof. Dr. Dr. Hans-Gerd Lipinski, Fachhochschule Dortmund
Dr. Gu¨nter Lauritsch, Siemens AG, Medical Solutions, Forchheim
Prof. Dr. Tim Lu¨th, Technische Universit¨at Mu¨nchen
Prof. Dr. Hans-Peter Meinzer, Deutsches KrebsforschungszentrumHeidelberg
Prof. Dr. Heinrich Mu¨ller, Universit¨at Dortmund
Prof. Dr. Nassir Navab, Technische Universit¨at Mu¨nchen
Dr. Stephan Nekolla, Technische Universit¨at Mu¨nchen
Prof. em. Dr. Heinrich Niemann, 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
Prof. Dr. Bernhard Preim, Universit¨at Magdeburg
Dr. habil. Karl Rohr, Universit¨at Heidelberg & DKFZ Heidelberg
Prof. Dr. Georgios Sakas, Fraunhofer Institut Darmstadt
Prof. Dr. Rainer Schubert, UMIT Innsbruck
Prof. Dr. Thomas Tolxdorff, Charit´e – Universit¨atsmedizin Berlin
Dr. Thomas Wittenberg, Fraunhofer Institut Erlangen
Dr. Ivo Wolf, Deutsches KrebsforschungszentrumHeidelberg
Organisation VII
Preistr¨ager des BVM-Workshops 2006 in Hamburg
Die BVM-Preise zeichnen besonders hervorragende Arbeiten aus. In 2006 wur-
den folgende Preistr¨ager ausgew¨ahlt:
BVM-Preis 2006 fu¨r die beste wissenschaftliche Arbeit
1. Preis: Jens von Berg, Cristian Lorenz
A Statistical Geometric Model of the Heart
2. Preis:Ren´eWerner, Jan Ehrhardt, Thorsten Frenzel, Dennis S¨aring, Daniel
Low, Heinz Handels
Rekonstruktionvon4D-CT-Datenausr¨aumlich-zeitlichenCTSegmentfolgenzur
Analyse atmungsbedingter Organbewegungen
3. Preis: Christian Kier, Karsten Meyer-Wiethe, G¨unter Seidel, Til Aach
Ultraschall-Perfusionsbildgebung fu¨r die Schlaganfalldiagnostik auf Basis eines
Modells fu¨r die Destruktionskinetik von Kontrastmittel
BVM-Preis 2006 fu¨r den besten Vortrag
1. Preis: Astrid Franz, Ingwer C. Carlsen, Steffen Renisch
An Adaptive Irregular Grid Approach using SIFT Features for Elastic Medical
Image Registration
2. Preis: May Oehler, Thorsten M. Buzug
Maximum-Likelihood-Ansatz zur Metallartefaktreduktion bei der Computerto-
mographie
3.Preis:PatrickJ¨ager,StefanVogel,AchimKnepper,Thomas Kraus,TilAach
3D-Erkennung,AnalyseundVisualisierungpleuralerVerdickungeninCT-Daten
BVM-Preis 2006 fu¨r die beste Posterpr¨asentation
1. Preis: Tobias Heimann, Ivo Wolf, Hans-Peter Meinzer
AutomatischeErstellungvongleichm¨aßigverteiltenLandmarkenfu¨rstatistische
Formmodelle
2. Preis:Jingfeng Han, Benjamin Berkels, Martin Rumpf, Joachim Hornegger,
Marc Droske, Michael Fried, Jasmin Scorzin, Carlo Schaller
AVariationalFrameworkforJointImageRegistration,Denoising,andEdgeDe-
tection
3. Preis: a: Dieter Hahn, Gabriele Wolz, Yiyong Sun, Frank Sauer, Joachim
Hornegger, Torsten Kuwert, Chenyang Xu
Utilizing Salient Region Features for 3D Multi-Modality Medical Image Regi-
stration
b: Jan Ehrhardt, Dennis S¨aring, Heinz Handels
InterpolationofTemporalImageSequencesbyOptical-Flow-BasedRegistration
Vorwort
IndiesemJahrfindetderWorkshopBildverarbeitungfu¨r dieMedizinzumzwei-
ten Mal in Mu¨nchen statt. Er ist in dieser Form die zehnte Veranstaltung. Die
Bedeutung des Themas Bildverarbeitung fu¨r die Medizin hat u¨ber die Jahre
deutlich zugenommen.Die Bildverarbeitungisteine Schlu¨sseltechnologieinver-
schiedenen medizinischen Bereichen wie etwa der Biomedizin, der Diagnoseun-
terstu¨tzung, der Therapieplanung und der bildgefu¨hrten Chirurgie.
Der BVM-Workshop konnte sich durch erfolgreiche Veranstaltungen in Aa-
chen, Heidelberg, Mu¨nchen, Lu¨beck, Leipzig, Erlangen, Berlin und Hamburg
als ein zentrales interdisziplin¨ares Forum fu¨r die Pr¨asentation und Diskussion
vonMethoden,SystemenundAnwendungenimBereichderMedizinischenBild-
verarbeitung etablieren. Ziel des Workshops ist die Darstellung aktueller For-
schungsergebnisseund die Vertiefung der Gespr¨achezwischen Wissenschaftlern,
IndustrieundAnwendern.DerWorkshoprichtetsichausdru¨cklichauchanNach-
wuchswissenschaftler,die u¨ber ihre Diplom-, Promotions-undHabilitationspro-
jekte berichten wollen.
Der Workshop wird vom Institut fu¨r Medizinische Statistik und Epidemio-
logie der Technischen Universit¨at Mu¨nchen am Klinikum rechts der Isar ausge-
richtet. Die Organisation ist wie gewohnt auf Fachkollegen aus Aachen, Berlin,
Hamburg, Heidelberg und Mu¨nchen verteilt, so dass die Organisatorender ver-
gangenenJahreihre Erfahrungenmit einfließenlassenk¨onnen.Diese Aufgaben-
teilung bildet nicht nur eine starke Entlastung des lokalen Tagungsausrichters,
sondern fu¨hrt auch insgesamt zu einer Effizienzsteigerung.
Die etablierte webbasierte Einreichung und Begutachtung der Tagungsbei-
tr¨age hat sich auch diesmal wieder bew¨ahrt. Anhand anonymisierter Bewertun-
gen durch jeweils drei Gutachter wurden aus 129 eingereichten Beitr¨agen 92
zur Pr¨asentation ausgew¨ahlt: 46 Vortr¨age, 42 Poster und 4 Softwaredemonstra-
tionen. Die Qualit¨at der eingereichten Arbeiten war insgesamt sehr hoch. Die
besten Arbeiten werden auch im Jahr 2007 mit BVM-Preisen ausgezeichnet.
Am Tag vor dem wissenschaftlichen Programm werden drei Tutorien ange-
boten: Prof.Dr.Karl-HansEnglmeiervonder GSFin Neuherbergbei Mu¨nchen
wird ein Tutorium zum Thema Virtuelle Realit¨at in der Medizin halten. Multi-
dimensionale Visualisierungstechniken und virtuelle Realit¨at sind heute bereits
integraler Bestandteil in verschiedenen biomedizinischen Anwendungen. In die-
sem Tutorium werden Konzepte, Methoden und Technologien fu¨r die Visuali-
sierung und virtuelle Realit¨at vorgestellt und klassifiziert. Methoden zur effizi-
enten, patientenspezifischen Visualisierung von Anatomie und Funktion werden
beschrieben. Beispiele aus virtueller Endoskopie, morpho-funktionaler Visuali-
sierung und biomechanische Analyse werden gezeigt.
Prof. Dr. Bernd Fischer und Priv.-Doz. Dr. Jan Modersitzki vom Insititut
fu¨r Mathematik der Universit¨at zu Lu¨beck werden ein Tutorium zum Thema
Medizinische Bildregistrierung halten. Dieses hochaktuelle Thema der Bildver-
X Vorwort
arbeitung hat in den letzten Jahren eine stu¨rmische Entwicklung genommen.
ZieldiesesTutorialsistes,allgemeineKonzeptevorzustellen,dieeineinhaltliche
Einordnung von modernen medizinischen Bildregistrierungsverfahren erlauben.
Insbesondere sollen die g¨angigenVerfahren u¨bersichtlich dargestellt werden.
Im dritten Tutorium wird Dr. Philippe Lahorte vom Europ¨aischen Patent-
amt in Mu¨nchen zum Thema Intellectual Property in Medical Imaging Research
referieren. Ziel dieses Tutoriums ist es, eine Einfu¨hrung in das Gebiet des gei-
stigen Eigentums allgemein und des Patentwesens im Besonderen zu geben und
deren Bedeutung fu¨r die Forschung in der Medizinischen Bildverarbeitung auf-
zuzeigen. Es wird ein U¨berblick u¨ber verschiedene Formen geistigen Eigentums
mitdemSchwerpunktPatentegegeben.DiegesetzlicheBedeutungeinesPatents
wird ebenso diskutiert wie verschiedene Verfahren, ein Patent zu erlangen.
BesondereH¨ohepunktedesWorkshopswerdendiebeidengeladenenVortr¨age
sein. Den ersten Vortrag wird Prof. Dr.rer.nat. Dr.h.c. Gregor Morfill, Direktor
desMax-Planck-Institutsfu¨rextraterrestrischePhysikinGarchingbeiMu¨nchen
zumThemaVom Kosmos zur Medizin – Bilder und ihre Auswertunghaltenund
dabei auf den Methodentransfer von Bilddatenanalysen in der extraterrestri-
schenPhysikaufFragestellungeninderMedizinanhandeindrucksvollerBeispiel
eingehen. Den zweiten Vortrag wird Priv.-Doz. Dr.med. Nasreddin Abolmaali,
Leiter der Gruppe Biologische und Molekulare Bildgebung“ des Kompetenz-
”
zentrumsOncoRay(www.oncoray.de),zumThemaVom Molek¨ul zum Patienten
– Neue Bilder, neue Erkenntnis halten. Dabei wird er den Bogen vom Zellsy-
stemzumPatientenspannenundamSchwerpunktOnkologiediePotentialeund
Herausforderungen dieses faszinierenden neuen Gebietes der Bildverarbeitung
darstellen.
Alle fu¨r den Workshop zur Pr¨asentation ausgew¨ahlten 92 Beitr¨age wurden
in diesem Tagungsband abgedruckt. Die Internetseiten des Workshops bieten
ausfu¨hrliche Informationen u¨ber das Programm und organisatorische Details
rund um den Workshop. Sie sind abrufbar unter der Adresse:
http://bvm-workshop.org
Wie schon in den letzten Jahren, wurde der Tagungsband auch diesmal als
LATEX-Projekt erstellt und in dieser Form an den Verlag u¨bergeben. Von den
92 Beitr¨agen wurden lediglich 78 von den Autoren im LATEX-Format einge-
reicht (das sind 85% – 4 Beitr¨age weniger als im Vorjahr). Die 14 im Winword-
FormatabgefasstenArbeitenwurdenkonvertiertundnachbearbeitet.DieVerga-
be von Schlagwortennahmen die Autoren selbst vor.Die Literaturverzeichnisse
s¨amtlicher Beitr¨age wurden wieder mit BibTEX generiert. Der gesamte Erstel-
lungsprozess erfolgte ausschließlich u¨ber das Internet.
Die Herausgeber dieser Proceedings m¨ochten allen herzlich danken, die zum
Gelingen des BVM-Workshops 2007 beigetragen haben: Den Autoren fu¨r die
rechtzeitige und formgerechte Einreichung ihrer qualitativ hochwertigen Arbei-
ten,demProgrammkomiteefu¨rdiegru¨ndlicheBegutachtungunddenReferenten
derTutorien.FrauDagmarStillervomInstitutfu¨rMedizinischeInformatik,Bio-
metrie und Epidemiologie der Charit´e, Universit¨atsmedizin Berlin, danken wir
fu¨rdieengagierteMithilfebeiderErstellungundPflegederInternetpr¨asentation.
Vorwort XI
HerrnMatthiasBaumhauervomDKFZHeidelbergdankenwirfu¨rdiePflegedes
BVM-Emailverteilersundderwebgestu¨tztenWorkshopanmeldung.Fu¨rdieweb-
basierte Durchfu¨hrung des Reviewingprozessesgebu¨hrt Herrn Dipl.-Ing. Martin
RiemervomInstitutfu¨rMedizinischeInformatikderUniversit¨atHamburgunser
Dank. Den Herren Dipl.-Inform. Bededikt Fischer und Markus Wolff vom Insti-
tutfu¨rMedizinischeInformatikderRWTHAachendankenwirfu¨rdietatkr¨aftige
Mitarbeit bei der Erstellung der Workshop-Proceedings. Dem Springer-Verlag,
der nunschondenzehntenTagungsbandzudenBVM-Workshopsherausbringt,
wollenwirfu¨rdieguteKooperationebenfallsunserenDankaussprechen.Fu¨rdie
tatkr¨aftigeMitwirkungbeiderlokalenOrganisationdesWorkshopgebu¨hrtFrau
Victoria Manzan, HerrnUdo Poth, Prof.Karl-Hans Englmeier sowie den Kolle-
ginnen und Kollegen des Instituts fu¨r Medizinische Statistik und Epidemiologie
der TU Mu¨nchen besonderer Dank.
Fu¨rdiefinanzielleUnterstu¨tzungbedankenwirunsganzherzlichbeiunserem
Hauptsponsor Siemens, den weiteren Sponsoren Definiens, Sectra, ManaThea,
TomTec und Creaso, sowie bei den Fachgesellschaften.
Wirwu¨nschenallenTeilnehmerinnenundTeilnehmerndesWorkshopsBVM
2007lehrreicheTutorials,viele interessanteVortr¨age,Gespr¨acheanden Postern
und der Industrieausstellung sowie interessante neue Kontakte zu Kolleginnen
und Kollegen aus dem Bereich der Medizinischen Bildverarbeitung.
Januar 2007
Alexander Horsch (Mu¨nchen)
Thomas M. Deserno, geb. Lehmann (Aachen)
Heinz Handels (Hamburg)
Hans-Peter Meinzer (Heidelberg)
Thomas Tolxdorff (Berlin)