Stefan Burkhardt

q -gram based database searching using a suffix array (QUASAR)

Multi-purpose, adjustable stabilizing cleats which can be attached to various types of transmission and/or drive shaft tunnel or hump mounted trays with adjustment of the cleats enabling them to be positioned for effective engagement with surface areas of transmission humps or tunnels of different shapes and configurations. The cleats can also be attached to other objects for engaging carpeted surfaces, upholstered furniture and the like.

Better filtering with gapped q-grams

A popular and well-studied class of filters for approximate string matching compares substrings of length q, the q-grams, in the pattern and the text to identify text areas that contain potential matches. A generalization of the method that uses gapped q-grams instead of contiguous substrings is mentioned a few times in literature but has never been analyzed in any depth. In this paper, we report the first results of a study on gapped q-grams. We show that gapped q-grams can provide orders of magnitude faster and/or more efficient filtering than contiguous q-grams. To achieve these results the arrangement of the gaps in the q-gram and a filter parameter called threshold have to be optimized. Both of these tasks are nontrivial combinatorial optimization problems for which we present efficient solutions. We concentrate on the k mismatches problem, i.e, approximate string matching with the Hamming distance.

Numerical determination of the susceptibility caused geometric distortions in magnetic resonance imaging

The goal of this work is the design of highly accurate surgical navigation methods purely based on magnetic resonance imaging. In this context we numerically examine the geometrical distortions which occur in magnetic resonance imaging. We extend an existing method for computing magnitude and direction of distortions for any internal point. In particular, a multi-grid approach for a fast and efficient calculation of the static magnetic field throughout the imaging volume is presented and compared to the analytical solution for simple geometries. We found that shifts in the range of up to 2.5 mm occur in MRI of femur bones with 1.5 Tesla. Our new method was implemented and has been found capable of accurately correcting for geometrical distortions within reasonable computing times. In particular, we show that the registration accuracy for mutual information (MI) based MR-CT fusion can be much improved. Thus the value of the optimization functional in MI registration for MR-CT substantially increases after our distortion correction.

Korrektur von geometrischen Verzeichnungen bei MR-Aufnahmen vom Femur

In dieser Arbeit stellen wir ein Verfahren vor, das eine effiziente Korrektur der in Magnetresonanz (MR)-Aufnahmen auftretenden geometrischen Verzeichnungen ermoglicht. Diese Korrektur basiert auf physikalischen Grundlagen der MR-Tomographie und erfordert keine Annahmen uber die reale, unverzerrte Geometrie. Experimente mit einer Implementierung zeigen, dass das Verfahren praxisgeeignet ist.

Segmentierung des Knochens aus T1- und PD-gewichteten Kernspinbildern vom Kopf

Es wird ein Verfahren vorgestellt, das eine verbesserte Segmentierung des Knochens durch eine Kombination T1- und PD-gewichteter MR-Daten vom Kopf ermoglicht. Der Knochen wird durch seine Kante zur Hirnflussigkeit und seine Kante zur Kopfhaut bzw. zum Gesichtsschadel beschrieben. Das Verfahren registriert die beiden Bilder, erstellt eine initiale Segmentierung fUr beide Kanten und past diese mit Hilfe eines elastischen Modells an. Es ist auf diese Bilder optimiert, benotigt keine Parameter und kommt ohne Interaktion aus.

Bestimmung der Gradientenstärken von MR-Sequenzen mit Hilfe von Kalibrierkörpern

Das Ziel unserer Arbeit ist die Entwicklung eines Systems fur die computerunterstutzte orthopadische Navigation, das vollstandig auf Magnetresonanztomographie (MR)-Daten basiert. Eine notwendige Voraussetzung fur die Verwendung dieser MR-Daten ist deren geometrische Korrektur. Dafur werden Informationen uber die verwendeten MR-Sequenzen, insbesondere uber die eingesetzten Gradientenstarken, benotigt. Diese sind zwar fur ein und dieselbe Sequenz konstant, aber im Normalfall dem Anwender nicht zuganglich. In diesem Artikel prasentieren wir einen Ansatz zur Bestimmung der Gradientenstarken. Dafur wird von einem Kalibrierkorper mit genau bekannter Geometrie eine MR-Aufnahme erstellt. Aus dem MR-Bild und der realen Geometrie lassen sich schlieslich die Gradientenstarken berechnen. Der Fehler bei der Bestimmung der Gradientenstarken ist stets geringer als 2%.

Registrierung von präoperativen 3D-MRT-Daten mit intraoperativen 2D-Fluoroskopieaufnahmen zur Patientenlageerkennung

Bestimmte Krankheitsbilder (z.B. initial aseptische Knochennekrosen) lassen sich nur in MRT-Bildern darstellen. Um derartige Lasionen mit computerassistierter Navigation prazise beispielsweise anzubohren, ist es ein notwendiger Schritt, die praoperative Planung in MRT-Daten mit intraoperativ gewonnen Bilddaten, in unserem Fall Fluoroskopieaufnahmen, zu registrieren. In diesem Artikel stellen wir ein Verfahren vor, welches eine schnelle intraoperative Registrierung ermoglicht und gleichzeitig die Interaktion mit dem Anwender auf ein Minimum beschrankt. Nach der Registrierung verbleibt eine translatorische Abweichung kleiner als 1,4 mm und eine rotatorische kleiner als 2°.