Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Katheterpfade für die interne Strahlentherapie bestmöglich präzisieren

09.08.2017

Brachytherapie: Medizinische Informatiker entwickeln eine Goldstandardmethode für die bildgestützte intraoperative Behandlung bei Gebärmutterhals- und Prostatakrebs - Am Lübecker Institut für Medizinische Informatik werden Assistenzsysteme für die intraoperative Planung und Navigation von Katheterpunktionen zur Cervix- und Prostata-Brachytherapie der entwickelt

Am Institut für Medizinische Informatik der Universität zu Lübeck arbeiten Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit dem Brigham and Women’s Hospital der Harvard Medical School daran, Katheterinterventionen durch Kathetersegmentierungsalgorithmen für die interne Strahlentherapie (Brachytherapie) bezüglich der lokalen Dosisapplikation zuverlässiger zu gestalten. Jetzt ist dazu eine neue Fachveröffentlichung in der renommierten Wissenschaftszeitschrift „Medical Image Analysis“ erschienen.


1. Gyn-Syed-Neblett-Schablone mit Katheter-IDs - 2. Drei Katheter und Tumorläsion (gelb) - 3. Bildkontrolle - 4. SI-Rückverfolgung ergibt IDs

Abb.: Mastmeyer et al.

Brachytherapie ist eine Form der Strahlentherapie, bei der eine umschlossene radioaktive Strahlenquelle innerhalb oder in unmittelbarer Nähe des zu bestrahlenden Gebietes im Körper platziert wird. Im Rahmen des von der Universität zu Lübeck und an der Harvard Medical School geförderten Projektes „NeedleFinder“* werden Methoden für die hochgenaue und präzise Segmentierung der Katheterpfade entwickelt.

Sie ermöglichen es, während der Operation im MRT-Bild die den Tumor treffenden Pfade den Öffnungen einer Syed-Neblett-Schablone zuzuordnen (Abb. 1). Dies ist für die fehlerlose Dosierung der durch die Schablone und die anliegenden Pfade eingeführten Strahlenquellen von zentraler Bedeutung (Abb. 2). Die Deponierung der Strahler geschieht intraoperativ, bildgestützt, den Tumor sehend (Abb. 3) und gegebenenfalls unter mehrfacher Nutzung der angelegten Katheterpfade.

Die Arbeiten wurden im Rahmen der Ernennung des Lübecker Forschers Dr. habil. Andre Mastmeyer zum „Harvard Research Fellow“ an der Harvard Medical School innerhalb eines Forschungsaufenthaltes 2014 begonnen, auf internationalen Konferenzen 2015** und nun auch in der renommiertesten Fachzeitschrift auf dem Gebiet der Medizinischen Bildverarbeitung 2017 publiziert.

Im Projektkontext stellt die bei „Medical Image Analysis“ veröffentlichte Arbeit (Impact-Faktor 5,012) der Allgemeinheit unter Berücksichtigung der besonders schwierigen dunkel-diffusen Darstellung der Katheterartefakte in MRT-Bilddaten (Abb. 3) nunmehr zuverlässige Segmentierungs- und Identifikationsansätze zur Verfügung.

Die Segmentierungsalgorithmen basieren auf (1) speziellen lokalen Bildfiltern für die dunkel-diffusen Katheterartefakte, (2) auf einem mechanischen Kathetermodell, welches den wahrscheinlichen Katheterpfad mithilfe der wirkenden Kräfte zur Schablone zurückverfolgt, und (3) logischem Ausschließen nicht plausibler gruppenweiser Katheterpfadkonfigurationen (Überschneidungen). Die dunkel-diffusen Katheterartefakte befinden sich in einem Grauwertespektrum, das im Gegensatz zur leicht diskriminierbaren, hellen Darstellung in CT-Aufnahmen zu Verwechslungen mit anderen Bildstrukturen führen kann.

Die umfangreiche Evaluation wurde auf 762 vorher segmentierten Referenztrajektorien (Abb. 3, 4, türkis-farbene Pfade) aus einer umfangreichen Population mit 54 intraoperativen 3D-MRT-Patientendatensätzen ausgewertet. Die erreichte Fehlergüte setzt aktuell den Goldstandard auf dem Arbeitsgebiet der bildgestützten Therapie.

Es wurde die quantitative Bewertung der Genauigkeit und Robustheit vorgenommen: Im Vergleich zu expertensegmentierten Goldstandard-Kathetern ergeben sich bei 93 Prozent möglicher Identifikationsrate eine niedriger Maximalabstand 1,49 Millimeter (Hausdorff-Metrik) und exzellente Präzisionsfehler von 0,29 Millimeter (Abb. 3, 4, grüne Pfade).

* National Center for Image Guided Therapy, P41EB015898
** The Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention Society

Veröffentlichung:
Andre Mastmeyer, Guillaume Pernelle, Ruibin Ma, Lauren Barber, Tina Kapur: Accurate Model-based Segmentation of Gynecologic Brachytherapy Catheter Collections in MRI-images. Medical Image Analysis, online verfügbar seit dem 18. Juli 2017.

Weitere Informationen:

https://doi.org/10.1016/j.media.2017.06.011
https://www.slicer.org/

Rüdiger Labahn | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-luebeck.de

Weitere Berichte zu: Brachytherapie CT-Aufnahmen Harvard Schablone Strahlentherapie Tumor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Mobile Herz-Lungen-Maschine ermöglicht akute Notfallversorgung
15.11.2018 | Deutsche Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie e.V.

nachricht Mit Gold Krankheiten aufspüren
14.11.2018 | Universität Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics