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Neues Instrument reduziert Unsicherheiten bei der medizinischen Bildverarbeitung

Bewegungen von Subjekten sind ein anhaltendes Problem bei der Magnetresonanzbildgebung (Magnetic Resonance Imaging, MRI). Dies trifft insbesondere auf eine Beurteilung des Wohlergehens von Föten zu. Ein EU-finanziertes Forschungsteam nutzte fortschrittliche Software, welche die Bildgenauigkeit bewertet und weitere Informationen zu unter anderem Fehlern und Unsicherheiten bereitstellt, während eine schnelle Bildrekonstruktion ermöglicht wird.
Neues Instrument reduziert Unsicherheiten bei der medizinischen Bildverarbeitung
Selbst mit modernen Geräten kann eine Evaluation fötaler MRI sehr zeit- und arbeitsaufwändig sein. Bewegungsinduzierte Artefakte stellen die Bildverarbeitung vor Schwierigkeiten, was bei dem Zielvolumen zu Überlappungen zwischen räumlich angrenzenden Schichten führen kann.

Mit wenigen Ausnahmen hat die Forschung im Bereich der medizinischen Bildgebungssoftware bislang die visuelle Darstellung von Fehlern und Unsicherheiten außer Acht gelassen. Im Rahmen von F.A.U.S.T. (Flexible application of uncertainty for scanning and tracking) führten Wissenschaftler ein hardwarebeschleunigtes Rahmenmodell ein, das Messungen und eine Echtzeitvisualisierung von Unsicherheiten ermöglicht und gleichzeitig die Rechengeschwindigkeit steigert. Dieses neue Softwareinstrument soll eine frühere Erkennung angeborener Abnormalitäten sowie abnormaler Entwicklungen im Anschluss an Frühgeburten ermöglichen.

Wissenschaftler präsentierten Schicht-zu-Volumen-Rekonstruktionsmethoden, um unter Verwendung einer GPU (Graphics Processing Unit)-Hardwarebeschleunigung qualitativ hochwertige 3D-Bilder zu erreichen. Ein wichtiges Merkmal des neu entwickelten Rahmenmodells ist die Verwendung flexibler Punktstreuungsfunktionen, die eine hohe Rekonstruktionsgenauigkeit bei mit Bewegungsfehlern behafteten Bildstapeln ermöglichen. Das neue Rahmenmodell integriert zudem Ansätze zur Kalkulation des Bewegungsanteils bei fehlerbehafteten Bildstapeln und zur automatischen Auswahl des Stapels mit dem geringsten Bewegungsanteil. Dieser Ansatz beseitigt die Erfordernis einer manuellen Datenaufbereitung.

Die Software wurde mit einem starken Fokus auf die GPU-Skalierbarkeit entworfen, was dazu führt, dass weitaus höhere Rechengeschwindigkeiten erreicht werden, als dies mit verfügbaren Methoden möglich wäre. Hierdurch werden lange Berechnungszeiten bei der Analyse medizinischer Abbildungen überwunden, die insbesondere bei sich bewegenden Föten im Uterus im Zuge einer MRI auftreten.

Eine genaue Interpretation fötaler MRI kann wertvolle Informationen liefern, die für die pränatale Beratung, für die Bestimmung von Behandlungen und für die Unterstützung von Forschungsuntersuchungen hilfreich sind. Die Projektaktivitäten und -ergebnisse wurden in zahlreichen Peer-Review-Fachzeitschriften veröffentlicht.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Medizinische Bildverarbeitung, MRI, fötal, Bildrekonstruktion, Hardwarebeschleunigung
Datensatznummer: 175277 / Zuletzt geändert am: 2016-03-08
Bereich: Biologie, Medizin
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