Frank Höwing

Tracking of non-rigid articulatory organs in X-ray image sequences

This article presents a system for the automated tracking of non-rigid anatomic structures in two-dimensional image sequences, which was primarily applied to X-ray image sequences of the vocal tract. In this particular application articulatory organs have to be measured to investigate the complex dynamic characteristics of human speech production. Of particular interest is a robust boundary detection of non-rigid organs such as lips and tongue. To solve this ill-posed detection problem under the presence of transparently superimposing structures, varying textural appearances of organs and noise, a two-level system is proposed. At the lower level, several edge-, region-, and motion-based image operators are combined to exploit their respective benefits and concomitantly compensate for their deficiencies. For the sake of precision, the result of these operators are not represented as larger tokens, such as line segments, but remain pixel-related cues or image evidences. At the higher level, an active contour-based component allows for the introduction of a priori knowledge about the object to be detected.

Analyse komplexer Knochenbewegungen in Folgen von MRT Aufnahmen

Schadigungen des Bewegungsapparates konnen haufig nicht durch Auswertung von Einzelaufnahmen sondern nur durch Analyse der Bewegungsablaufe von Knochen diagnostiziert werden. Dies gilt beispielsweise fur Schadigungen der Bander bzw. Knorpel im Bereich des Kniegelenks, der Hals- und der Lendenwirbelsaule. In diesem Beitrag wird ein System zur Diagnose von Schadigungen des Banderapparates der Handwurzelknochen vorgestellt (karpale Instabilitaten). Das Verfahren unterstutzt insbesondere die Diagnose der nach Sturzen am haufigsten auftretenden „Scapholunaren Dissoziation“, die bei einem Banderris zwischen dem Scaphoideum (Kahnbein) und dem Lunatum (Mondbein) sichtbar wird. Im Gegensatz beispielsweise zur Wirbelsaule fuhren die Handwurzelknochen Bewegungen um alle drei Raumachsen aus. Eine geeignete Schichtauswahl ermoglicht dennoch eine erfolgreiche Bewegungsvermessung mittels 2-D Analyse.

Linguistische Modellierung zur Erkennung anatomischer Objekte

Eine neue Methode wird vorgestellt, die es erlaubt unscharfes Vorwissen uber Objektkonturen in ein Modell Aktiver Konturen („Snakes“) zu integrieren. Das neue Konzept der Fuzzy Snakes wurde entwickelt, um die Eigenschaften einer Objektkontur in intuitiver Weise beschreiben zu konnen. Zu diesen Eigenschaften zahlen neben der durch das bildgebende Verfahren bestimmten Erscheinung eines Objektes im Bild auch Formmerkmale. Dies wird erreicht, indem unscharfe Energiefunktionen eingefuhrt werden, die zusammen mit einer linguistischen Regelbasis jeden Abschnitt einer Fuzzy Snake beschreiben. Weiterhin kann die ungefahre Lange jedes Abschnittes angegeben werden, was sowohl die Segmentation verbessert, als auch die Komplexitat des Algorithmus verringert. Die abschnittsweise linguistische Beschreibung von Konturen ist besonders zur Erkennung starrer, aber auch verformbarer, anatomischer Objekte geeignet. Der Beitrag beschreibt ein Beispiel dafur, wie Fuzzy Snakes genutzt werden konnen, um Konturen anatomischer Objekte wie Handgelenksknochen in MRT- bzw. Rontgenbildfolgen detektieren zu konnen.

Zungenverfolgung in medizinischen Röntgenbildsequenzen

Dieser Beitrag stellt ein System zur Verfolgung von verformbaren Strukturen in zweidimensionalen Bildsequenzen vor. Es wird angewendet auf Rontgenbildsequenzen des menschlichen Vokaltraktes. Ziel dieser Anwendung ist das Vermessen artikulatorischer Organe. Die Messungen werden vorgenommen, um die komplexen dynamischen Vorgange bei der menschlichen Spracherzeugung zu untersuchen. Von besonderem Interesse sind dabei verformbare Organe, insbesondere die Zunge.