Auf der 73. Wissenschaftlichen Versammlung und Jahrestagung der Radiological Society of North America (RSNA) in Chicago präsentierten wir die weltweit erste 3D-Darstellung des Gehirns eines lebenden Menschen als Poster und Video.
Material
Das zugrunde liegende 3D-Modell basiert auf zwei Bilddatensätzen aus der Magnetresonanztomographie (MRT). Jeder Datensatz besteht aus 128 sagittalen Schnittbildern mit einer Auflösung von 256 x 256 Pixeln. Sie wurden mit einem Siemens Magnetom-Scanner erzeugt, wobei die MRT-Sequenzen Fast Low Angle Shot Imaging (FLASH) bzw. Fast Imaging with Steady-state Precession (FISP) verwendet wurden.
Methoden
Die Bildverarbeitungsumgebung wurde auf einem DEC VAX-11/780 Minicomputer unter VMS mit zwei angeschlossenen Bild-Arbeitsstationen (COMTAL Vision One/20, VTE Picturecom) implementiert. Die Erkennung der Konturen des Gehirns mit einem 3D-Marr-Hildreth-Operator (3D Mexican Hat) nahm etwa 230 Minuten Rechenzeit in Anspruch, gefolgt von etwa 45 Minuten interaktiver Korrektur einiger fehlerhafter Brücken zwischen Gehirn und anderem Weichteilgewebe. Die 3D-Bilder des Gehirns wurden mit dem Programm VOXEL-MAN-8 produziert. Die Berechnung eines einzelnen 3D-Bildes (rechts) aus dem 3D-Gehirnmodell erforderte wiederum mehrere Minuten Rechenzeit.
Ergebnisse
Hier sind zwei kurze Sequenzen aus dem originalen digitalen Video. Ein etwas längerer Ausschnitt findet sich in dem Video Visualisierung des menschlichen Körpers.
Im Video ist die durch einen Tumor verursachte Abflachung der Gyri in der rechten Hemisphäre deutlich zu erkennen. Verschiedene Schnitte verdeutlichen die Lage der Metastase (blau) und eines umgebenden Ödems. Die ursprünglichen Grauwerte aus den FLASH- und FISP-Bildern sowie die erste Hauptkomponente der Karhunen-Loeve-Transformation (KL-TR) werden auf den Schnittebenen dargestellt und betonen verschiedene Aspekte der Läsion.
Diese Arbeit wurde mit einem DAGM-Anerkennungspreis der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung ausgezeichnet. Sie bildete die Grundlage für spätere, erheblich verfeinerte 3D-Gehirnmodelle und -atlanten.
Literatur
- Michael Bomans, Karl Heinz Höhne, Ulf Tiede, Martin Riemer: 3-D segmentation of MR images of the head for 3-D display. IEEE Transactions on Medical Imaging 9 (2), 1990, 177-183.
- Michael Bomans, Martin Riemer, Ulf Tiede, Karl Heinz Höhne: 3-D Segmentation von Kernspin-Tomogrammen. In Erwin Paulus (Hrsg.): Mustererkennung 1987, Proc. 9. DAGM-Symposium, Informatik-Fachberichte 149, Springer-Verlag, Berlin, 1987, 231-235.
- Karl Heinz Höhne, Ulf Tiede, Martin Riemer, Michael Bomans, Martin Heller, Gerd Witte: Static and dynamic three-dimensional display of tissue structures from volume scans. Radiology 165 (P), 1987, 420.
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