Umfang:
Online-Ressource (XXVIII, 227 S. 34 Abb., 23 Abb. in Farbe, digital)
ISBN:
9783658011468
Serie:
Aktuelle Forschung Medizintechnik
Inhalt:
Atmungsbedingte Bewegungen stellen eine zentrale Herausforderung in der Strahlentherapie dar. Als Grundlage der Berücksichtigung von Atembewegungen während der Therapie kommen zunehmend Verfahren zur 4D(=3D+t)-CT-Bildgebung zum Einsatz. Deren Integration in den klinischen Workflow bedarf aus Sicht der Bildverarbeitung zweier zentraler Schritte: einer bildbasierten Abschätzung der Organ- und Tumorbewegungen sowie der Berücksichtigung der geschätzten Bewegungen während der Dosisberechnung im Sinne einer Dosisakkumulation. Unter Rückgriff auf Verfahren zur nicht-linearen Registrierung entwickelt, evaluiert und optimiert René Werner zunächst Ansätze zur patientenspezifischen Bewegungsfeldschätzung und statistischen Bewegungsmodellierung. Hierauf aufbauend leitet er Schemata für eine präzise Dosisakkumulation her und setzt diese zur Untersuchung der Auswirkungen atmungsbedingter Bewegungen in der Strahlentherapie von Lungentumoren ein. Der Inhalt · Strahlentherapie · 4D-CT-Bilddaten · Bewegungsfeldschätzung · Nicht-lineare Registrierung · 4D-Dosisberechnung · Dosisakkumulation Die Zielgruppen · Dozierende und Studierende der Medizintechnik mit den Schwerpunkten Bildgebung, Bildverarbeitung, Medizinische Informatik, Medizinische Physik · Strahlentherapeuten, Medizinische Physiker Der Autor Dr. rer. nat. Dipl.-Inf. Dipl.-Phys. René Werner promovierte an der Universität zu Lübeck und ist derzeit wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe für Medizinische Informatik am Institut für Computational Neuroscience des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) sowie wissenschaftlicher Berater für Medizinische Bildgebung und Bildverarbeitung in der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie des UKE. Der Herausgeber: Die Reihe Aktuelle Forschung Medizintechnik wird herausgegeben von Prof. Dr. Thorsten Buzug.
Anmerkung:
Includes bibliographical references and index
,
Geleitwort des Herausgebers; Geleitwort von Prof. Dr. rer. nat. Heinz Handels; Zusammenfassung; Summary; Danksagung; Inhaltsverzeichnis; Abbildungsverzeichnis; Tabellenverzeichnis; Abkürzungsverzeichnis; Kapitel 1 Einleitung; 1.1 Medizinische Motivation: Strahlentherapie von Lungentumoren; 1.1.1 3D-Strahlentherapie und das Sicherheitssaumkonzept nach internationalen Leitlinien; 1.1.2 Von der 3D- zur 4D-Strahlentherapie; 1.2 Zielsetzung der Arbeit; 1.3 Aufbau der Arbeit; Kapitel 2 4D-CT-Bilddaten; 2.1 4D-CT-Bildgebung kurzgefasst; 2.1.1 Prinzip der Computertomographie
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2.1.2 Erweiterung um die zeitliche Dimension: 4D-Computertomographie2.2 Limitationen der 4D-CT-Bildgebung; 2.2.1 Residuale Bewegungsartefakte; 2.2.2 Abbildung der Variabilität der Atembewegungen; 2.3 Verwendete Bilddaten; 2.3.1 4D-CT-Daten der Washington University School of Medicine; 2.3.2 DIR-lab-Daten des University of Texas M.D. Anderson Cancer Centers; 2.3.3 POPI-Phantom des Léon Bérard Cancer Centers & CREATIS Laboratory, University of Lyon; Kapitel 3 Patientenspezifische Bewegungsfeldschätzung in thorakalen 4D-CT-Bilddaten ; 3.1 Biophysikalische Modellierung der Lungenbewegung
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3.1.1 Lungenventilation als elastizitätstheoretisches Kontaktproblem3.1.2 Implementierung mittels Finite-Elemente-Methoden; 3.2 Registrierung zur Bewegungsfeldschätzung in 4D-CT-Daten; 3.2.1 Bildregistrierung als variationelles Problem; 3.2.2 Von der Registrierung zur Bewegungsfeldschätzung in 4D-Bilddaten; 3.2.3 State-of-the-Art-Verfahren zur registrierungsbasierten Bewegungsfeldschätzung; 3.3 Implementierte Ansätze zur optimierten registrierungsbasierten Bewegungsfeldschätzung; 3.3.1 Lösungsansatz des klassischen variationellen Registrierungsproblems
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3.3.2 Erweiterung des variationellen Frameworks zur diffeomorphen Registrierung3.3.3 Distanzmaße/Kraftterme; 3.3.4 Regularisierungsterme; 3.4 Vergleich der Verfahren: Studiendesign; 3.4.1 Phase 1: Vergleich von biophysikalischer Modellierung und Registrierung; 3.4.2 Phase 2: Eignung der unterschiedlichen Terme zur registrierungsbasierten Bewegungsfeldschätzung; 3.4.3 Evaluationskriterien; 3.4.4 Statistische Auswertung; 3.5 Ergebnisse; 3.5.1 Parameterwahl und Implementierungsdetails; 3.5.2 Phase 1: Vergleich von biophysikalischem Modell und Registrierung
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3.5.3 Phase 2: Evaluation der unterschiedlichen Registrierungsansätze3.6 Interpretation der Resultate; Kapitel 4 Modellierung der mittleren Lungenbewegung in einem Patientenkollektiv; 4.1 Modellierungsidee und Beschreibung bestehender alternativer Ansätze; 4.2 Modellgenerierung; 4.2.1 Patientenspezifische Bewegungsfeldschätzung in den verfügbaren 4D-CT-Daten; 4.2.2 Berechnung eines mittleren Form- und Intensitätsbildes unter Nutzung des Log-Euklidischen Frameworks; 4.2.3 Überführung der Bewegungsfelder in das Atlas-Koordinatensystem und Berechnung der Statistiken
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4.3 Anwendung des Modells zur Abschätzung patientenspezifischer Bewegungsfelder
Weitere Ausg.:
ISBN 9783658011451
Weitere Ausg.:
Erscheint auch als Druck-Ausgabe Werner, René, 1979 - Strahlentherapie atmungsbewegter Tumoren Wiesbaden : Springer Vieweg, 2013 ISBN 3658011459
Weitere Ausg.:
ISBN 9783658011451
Sprache:
Deutsch
Fachgebiete:
Informatik
Schlagwort(e):
Lungentumor
;
Strahlentherapie
;
Äußere Atmung
;
Bewegungsanalyse
;
Strahlendosis
;
Computertomografie
;
Dimension 4
;
Lungentumor
;
Strahlentherapie
;
Äußere Atmung
;
Bewegungsanalyse
;
Strahlendosis
;
Computertomografie
DOI:
10.1007/978-3-658-01146-8
URL:
Volltext
(lizenzpflichtig)
Mehr zum Autor:
Werner, René 1979-
