Multimodale Datenfusion fuer die bildgesteuerte Neurochirurgie und Strahlentherapie

Doktorarbeit / Dissertation aus dem Jahr 2000 im Fachbereich Informatik - Angewandte Informatik, Note: sehr gut, Technische Universität Berlin (Computergraphik), Sprache: Deutsch, Abstract: Seit Einführung der Computertomographie (CT) [39] haben Schnittbildverfahren
nicht nur die radiologische Diagnostik, sondern auch die Behandlung vieler Krankheiten
stark beeinflußt. Die Entwicklung der bildgesteuerten Therapie wäre ohne solche
Techniken nicht denkbar. Erst ihre präzise räumliche Zuordnung von Strukturen und
Prozessen ermöglicht die exakte Planung und Kontrolle interventioneller Maßnahmen.
Diese Zuordnung ist etwa bei der Projektionsdarstellung der klassischen Röntgenaufnahme
nicht gegeben.
Verschiedene bildgebende Verfahren (Modalitäten) unterscheiden sich wesentlich
in der Art der dargestellten Information. Einige Beispiele hierzu sind in den Abbildungen
1.1 und 1.2 gezeigt. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Verfahren zur
Abbildung anatomischer Strukturen (Morphologie, vgl. Abb. 1.1) und solchen, die
funktionelle Vorgänge darstellen (Abb. 1.2). Bei letzteren kann es sich beispielsweise
um Stoffwechselaktivität oder den Grad der Durchblutung (Perfusion) handeln.
Das preiswerteste und nach wie vor am häufigsten eingesetzte anatomische Schnittbildverfahren
ist die auf Röntgenstrahlen basierende CT (Abb. 1.1a). Sie besitzt allerdings
aufgrund der geringen Unterschiede im Absorptionsverhalten verschiedener
Körpergewebe nur einen sehr geringenWeichteilkontrast. Knöcherne Strukturen dagegen
vermag sie mit hoher räumlicher Auflösung in einem physikalisch wohldefinierten
Wertebereich darzustellen.
Im Vergleich hierzu ist die Kernspin- oder Magnetresonanztomographie (MRT,
Abb. 1.1b-d) in der Lage, Weichteile differenziert abzubilden. Für Knochen wiederum
ist sie aufgrund von deren geringem Wassergehalt gewissermaßen
"
blind". Andererseits
lassen sich über die Wahl der Meßparameter mit diesem Verfahren völlig
verschiedene Aspekte des untersuchten Objekts abbilden.
Unter den funktionellen Verfahren sind die sogenannte Positronenemissionstomographie
(PET, Abb. 1.2a) und die Single-Photon-Emissionscomputertomographie
(SPECT) die verbreitetsten. Bei beiden wird dem Patienten zun-achst ein Radiopharmakon
injiziert. Dessen räumliche Verteilung im Körper wird dann anhand der
emittierten Strahlung berechnet. Dabei kommen im wesentlichen dieselben mathematischen
Verfahren bei der Bildrekonstruktion zum Einsatz wie bei der CT. [...]