Innovative Verfahren zur 3D-Bildanalyse von Blutgefäßen
Heidelberger Projekt wird in einer Ausstellung der DFG im Deutschen Bundestag vorgestellt
Mit einem Forschungsprojekt zur Entwicklung innovativer Verfahren der dreidimensionalen (3D) Bildanalyse von Blutgefäßen sind die Universität Heidelberg und das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in einer Ausstellung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) vertreten. Unter dem Titel „Von der Idee zur Erkenntnis“ präsentiert die DFG im Deutschen Bundestag vom 6. bis 30. März 2012 herausragende Vorhaben aus der Forschung, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert werden. Das Heidelberger Projekt mit dem Titel „QuantVessel“ wird von Privatdozent Dr. Karl Rohr geleitet und am BioQuant-Zentrum sowie am Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie der Ruperto Carola und in der Abteilung Theoretische Bioinformatik des DKFZ durchgeführt.
Wie Dr. Rohr erläutert, besteht bei der genauen Vermessung – der Quantifizierung – von Blutgefäßen eine Herausforderung darin, die komplexe und gekrümmte 3D-Anatomie aus übereinander liegenden zweidimensionalen Schichtbildern zu erfassen. „Existierende Bildanalysesysteme erfüllen klinische Anforderungen hinsichtlich ihrer Genauigkeit im Allgemeinen nicht, und es fehlen zuverlässige neue Lösungen“, betont der Wissenschaftler.
Dr. Rohr und die von ihm geleitete Forschungsgruppe „Biomedical Computer Vision“ arbeiten insbesondere an der 3D-Quantifizierung der Aorta (Hauptschlagader) zur Behandlung von krankhaften Erweiterungen, sogenannten Aneurysmen.
Die Wissenschaftler haben ein neues 3D-Verfahren entwickelt, das die Größe und Form von Blutgefäßen aus dreidimensionalen tomographischen Bilddaten – etwa aus der computertomographischen Angiographie (CTA) – genau bestimmt. Sie kombinieren dazu sogenannte 3D-Intensitätsmodelle mit mathematisch fundierten Methoden der Optimierung. Die Modelle beschreiben den Verlauf der Intensitätswerte von Blutgefäßen und werden bei der computerbasierten Analyse an die Bilddaten der jeweiligen Person angepasst, um Form- und Größenparameter zu ermitteln, vor allem den Durchmesser entlang von Gefäßen. Auf diese Weise können Blutgefäße in beliebiger Orientierung, mit verschieden starken Krümmungen und Abzweigungen quantifiziert werden.
Wie Dr. Rohr erläutert, ist das in Heidelberg entwickelte Verfahren genauer als bisherige Bildanalyseverfahren, zum Beispiel bei der Bestimmung des Gefäßdurchmessers. Zugleich können zusätzliche geometrische Parameter wie beispielsweise die Länge und Krümmung des Außenbogens der Aorta bestimmt und auch zeitlich aufgelöste 4D-Bilder in Abhängigkeit des Herzschlages automatisch ausgewertet werden. „Die Quantifizierungsergebnisse aus der Bildanalyse sind wichtig für die Auswahl von optimalen individuellen Gefäßprothesen bei der Operationsplanung“, so Dr. Rohr. Die Forschungsarbeiten werden in enger Kooperation mit Radiologen und Gefäßchirurgen des Universitätsklinikums Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums durchgeführt, insbesondere mit Dr. Hendrik von Tengg-Kobligk sowie mit Prof. Dr. Hans-Ulrich Kauczor und Prof. Dr. Dittmar Böckler. Eine klinische Studie ist in Planung.
Die Ausstellung „Von der Idee zur Erkenntnis“ wird am 6. März von Bundestagspräsident Prof. Dr. Norbert Lammert sowie dem Präsidenten der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Prof. Dr. Matthias Kleiner, eröffnet und bis Ende März im Paul-Löbe-Haus in Berlin gezeigt. Das Projekt „Quantifizierung der Morphologie von menschlichen Gefäßen aus 3D-tomographischen Bilddaten“ (QuantVessel) wird mit Bildmaterial, erläuternden Texten und Videos, einem 3D-Druck einer Aorta sowie dem speziell entwickelten Softwareprogramm vorgestellt. Es ist eines von zehn ausgewählten Vorhaben aus jährlich rund 20.000 DFG-Projekten in der Einzelförderung und das einzige aus Baden-Württemberg, das in der DFG-Ausstellung präsentiert wird.
Die Forschungsgruppe „Biomedical Computer Vision“ von Dr. Rohr entwickelt Informatik-Methoden zur automatischen Analyse von medizinischen und biologischen Bildern. In dem Projekt QuantVessel arbeiten insbesondere Dr. Stefan Wörz und Andreas Biesdorf sowie Simon Eck und Wei Liao mit. Informationen können im Internet unter www.bioquant.uni-heidelberg.de/research/groups/biomedical_computer_vision/research/quantvessel.html abgerufen werden.
Informationen zur Ausstellung:
www.bundestag.de/kulturundgeschichte/ausstellungen/parl_hist/idee_erkenntnis/index.jsp
Hinweis an die Redaktionen:
Digitales Bildmaterial ist über die Pressestelle erhältlich.
Kontakt:
Privatdozent Dr. Karl Rohr
Universität Heidelberg, BioQuant-Zentrum und
Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie
Deutsches Krebsforschungszentrum
Abteilung Theoretische Bioinformatik
Telefon (06221) 54-51298, k.rohr@uni-hd.de