E S Carlos Cárdenas

Computerized planning of liver surgery - An overview

Abstract Liver surgery is a field in which computer-based operation planning has an enormous impact on the selection of therapeutic strategy. Based on pre-operative analysis of image data, liver operation planning provides a individual impression of tumor location, the exact structure of the vascular system and an identification of liver segments and sub-segments. In this paper we present an operation planning system that is based on an object-oriented framework. This framework offers extensive automation of the integration process for software modules developed for medical software systems. The operation planning system can calculate the operation proposal results using two different approaches. The first method is based on the Couinauds classification system, which uses the main stems of the portal and venous trees. The second approach is a portal vein based method. These two approaches were compared using 23 liver CT scans. The volumetric data for individual segments demonstrates differences between the two segment classification methods.

Intraoperative Navigation in der Leberchirurgie mittels Navigationshilfen und Verformungsmodellierung

In diesem Beitrag stellen wir eine neue Methode zur bildgestutzten Navigation in der onkologischen Leberchirurgie vor. Sie erlaubt die Aufrechterhaltung der Registrierung auch tiefgelegener Organstrukturen wahrend der Resektion. Dazu werden durch ein magnetisches Tracking-System erfassbare Navigationshilfen in der Leber verankert. Mit den aus den Navigationshilfen gewonnenen Positions- und Orientierungsdaten wird ein lineares Deformationsmodell parametrisiert. Dieser Ansatz ermoglicht erstmals die schritthaltende Verfolgung von Ziel Strukturen auch in der Tiefe der intraoperativ verformten Leber.

Ein radiologisches Softwaremodul für die computergestützte Operationsplanung in der onkologischen Leberchirurgie

Gerade in der Leberchirurgie ist die computergestutzte Planung chirurgischer Eingriffe von groser praktischer Bedeutung. Die hohe Rate anatomischer Abweichungen macht hier die genaue Auswertung der praoperativ gewonnenen Bilddaten zur Grundlage jeder Lebertumorresektion. Da die makroskopische Anatomie der Leber im Wesentlichen durch die Struktur der intrahepatischen Gefasbaume definiert wird, bildet die dreidimensionale Analyse der kontrastmittelverstarkten Darstellungen den zentralen Baustein einer Operationsplanungssoftware in der Leberchirurgie. Im Folgenden werden wir die verschiedenen Arbeitsschritte beschreiben, die im Rahmen einer solchen Operationsplanung durchlaufen werden mussen. Die Implementierung der Software wurde als Plugin der radiologischen Workstation CHILI vorgenommen.

Interaktives Trennen von Gefäßbäumen am Beispiel der Leber

Der vorliegende Beitrag stellt ein interaktives Verfahren zur Trennung und Einteilung von Gefasen am Beispiel der Leberoperationsplanung vor. Die Gefase werden aus kontrastmittelverstarkten CT- oder MR-Aufnahmen extrahiert und durch einen Graphen beschrieben. Dieser Graph wird mittels Open-GL visualisiert, so dass eine direkte Manipulation der Teilsegmente des Graphen moglich wird. Auf diese Weise lassen sich Gefasstrukturen trennen bzw. klassifizieren, so dass z.B. die intrahepatischen Gerasstrukturen der Leber in Vena Porta und Vena Hepatica aufgeteilt und schlieslich die Aste der Vena Porta zu den von ihnen versorgenden Segmenten eingeteilt werden konnen.

Integration der Operationsplanung in den OP-Saal für die onkologische Leberchirurgie

Im folgenden Beitrag wird ein Softwaresystem vorgestellt, das die Ergebnisse aus der Leberoperationsplanung wahrend des operativen Eingriffs interaktiv dem Chirurgen zur Verfugung stellt. Dazu wurde im Operationssaal ein Touch-Screen Monitor direkt uber dem Operationsfeld installiert, so dass der Operateur die Software eigenstandig bedienen kann. Die Ergebnisse werden ihm sowohl zweidimensional in die CT-Daten eingeblendet, als auch dreidimensional zuganglich gemacht. Aufgrund der hohen Akzeptanz innerhalb der Klinik wird dieses System in der Funktionalitat erweitert, so dass die praoperative Operationsplanung intraoperativ an veranderte Gegebenheiten angepasst werden kann und die Ergebnisse unverzuglich angezeigt werden konnen.

Evaluierung von interaktiven, texturanalytischen Segmentierungsverfahren

Vor einer computergestfurtzten Operationsplanung steht immer der wichtige Schritt der Segmentierung. Im klinischen Einsatz kommen hierzu momentan neben zeitaufwendigen Freihandsegmentierungen meist interaktive Verfahren zum Einsatz. In der vorliegenden Arbeit wurden in einen vektoriellen Region-Growing Algorithmus Texturmase aus der Cooccurencematrix sowie der Wavelettransformation integriert und anhand medizinischer Bilddaten auf Praxistauglichkeit fur die klinische Routine evaluiert.

Generierung von platformunabhängigen Benutzerschnittstellen für einen CORBA basierten Bildverarbeitungsserver

Das Paper beschreibt ein System zur Generierung von graphischen Benutzerschnittstellen fur ein verteiltes Bildverarbeitungssystem. Die in einem verteilten System standig auftretenden Veranderungen werden durch eine dynamisch anpasbare Software vor dem Anwender verborgen. Durch die Verwendung von CORBA als Middleware und Java zur Implementierung lasst sich das Generierungssystem mittels Repository und Dynamic Invocation Interface realisieren.

Ein Verfahren zur Genauigkeitsanalyse magnetischen Trackings

In diesem Beitrag stellen wir ein Nachverarbeitungsverfahren vor, das dynamische Genauigkeitsuntersuchungen von Positions- und Winkelmessungen zweier den gleichen Raum beschreibender, nicht interferierender Tracking-Systeme ermoglicht. Bei gemeinsamer zeitlicher Taktung der Messungen eignet sich unsere Vorgehensweise daruber hinaus zur Realisierung eines hybriden Tracking-Systems.

An architecture for implementing customizable medical image processing systems

Monolithic image processing systems containing a superset of imaging algorithms are difficult to use and require specialized knowledge of image processing. Thus they increase the workload of medical personnel instead of making the work situation easier. Customizable medical image processing systems on the other hand may be easily adapted to address various problems in the medical image processing domain integrating only the necessary subset of image processing functionality presented in on intuitive way. In this work we present an architecture for creating customizable image processing systems for the medical domain. We address three major topics: 1.) easy, goal-oriented customization of imaging systems by using a generalized algorithm model and repository, 2.) dynamic, data-oriented parameterization of the selected algorithms and 3.) semi-automated generation of user interface components for each new algorithm to be inserted in an imaging system based on cognitive ergonomics. We conclude with the presentation of an initial implementation of the architecture in form of an object-oriented framework for the creation of components for customizable medical imaging systems.