Longitudinale Verlaufskontrolle mittels PET/CT in der Onkologie: Optimierte Verfahren zur retrospektiven Bildregistrierung und ihrer Validierung
Final Report Abstract
Mit FusionJ haben wir eine Plattform zur Anwendung und problemspezifischen („task based“) Evaluierung von nicht-affinen, nicht-linearen Registrierungsverfahren multimodaler tomographischer Bilder geschaffen. Sie bietet die Voraussetzung für die Integrierung biologischer Informationen in die Bestrahlungsplanung und hilft bei der Korrektur unvermeidbarer residueller Koregstrierungsfehler bei PET/CT, SPECT/CT oder MR/PET, z.B. durch unterschiedliche Lagerung, oder physiologische Bewegungen wie z.B. Atmung. Es gibt keinen universell geeigneten Koregistrierungsalgorithmus, der allen Anforderungen gerecht werden kann. Bei der Implementierung von FusionJ wurde daher auf die freie Kombination verschiedener schneller Transformations- und Interpolationsalgorithmus großer Wert gelegt. Zur Auswahl des besten Verfahrens ist darüber hinaus ein Maß für die erreichte Koregistrierungsgüte erforderlich, das der spezifischen geplanten Anwendung der koregistrierten Daten Rechnung trägt. Neben bekannten globalen Grauwert-basierten Ähnlichkeitsmaßen wie z.B. „mutual Information“ oder der (gewichteten) Summer der Abstandsquadrate wurde ein neues Oberflächen-basiertes Gütemaß, die Hausdorff-Distanz zwischen der koregistrierten Kontur und der Kontur der Targetläsion, implementiert und validiert, das die spezifischen Anforderungen der Stahlentherapieplanung widerspiegelt, wo eine genaue Übereinstimmung der Konturen der Zielvolumina mit der tatsächlichen anatomischen Lage gefordert ist. Dadurch wurde erstmals ein integriertes Werkzeug zur aufgabenspezifische Optimierung und Evaluation nicht-linearer nicht-affiner Koregsitrierungsverfahren geschaffen, das auf allen wesentlichen Rechnerplattformen lauffähig ist. Es war eine der verblüffenden Erkenntnisse unserer Studien, dass mit nur sehr leicht veränderten Ausgangsparametern die Registrierprozesse zu hervorragenden oder aber auch zu völlig unbrauchbaren Ergebnissen führen können. Die geeigneten Parameterkonstellationen können zudem abhängig von Problemstellung und Gütemaß unterschiedlich sein. Hier hilft nur ein sorgfältiges Studium der Randbedingungen und sinnvolles Einschränken des Suchraumes bzw. des untersuchten Volumens. Wenn die Lunge bestrahlt werden soll, ist es z.B. unerheblich, wie sich die Registrierungergebnisse im Abdomen ergeben, so lange sie für den Lungenbereich genau und reproduzierbar sind. Eine gegenwärtige Studie, deren Ergebnisse in eine abschließende Publikation münden wird, soll eruieren, wie die Parameter in Abhängigkeit von unterschiedlichen Faktoren wie Typ des Tomogramms (PET, SPECT, CT, MRT), Körperbereich, Auflösung, Kontrast bevorzugt auszuwählen sind.
Publications
- MR-based attenuation correction for torso-PET/MR imaging: pitfalls in mapping MR to CT data. Eur J Nucl Med Mol Imaging 35 (6): 1142-1146, 2008
Beyer T, Weigert M, Quick HH, Pietrzyk U, Vogt F, Palm C, Antoch G, Müller SP and Bockisch A
- Whole-body PET/CT imaging: combining software- and hardware-based co-registration. Zeitschrift für Medizinische Physik 18, 59-66,2008
Weigert, M.; Pietrzyk, U.; Müller, S.; Palm, C.; Beyer, T.
- FusionJ: Ein Programmpaket für die nicht-lineare, nicht-affine Koregistrierung tomographischer Bilddaten. Nuklearmedizin 2009, 48: A94
N. Schubert, C. Palm, S. Müller, T. Beyer, A. Bockisch, U. Pietrzyk
