Use of cardiac magnetic resonance imaging for computer assisted surgery in patients with congenitally malformed hearts
Final Report Abstract
Die Weiterentwicklung und Validierung einer 4D Cine MRT-Sequenz, die innerhalb eines Atemanhalte-Stops aufgenommen weren kann, führte zu deren Integration in klinische Routine MRT Protokolle. Die Methode ermöglicht die Messung von Ventrikelvolumina und gibt einen Überblick über die Anatomie. Die Bildqualität reicht für die Erstellung von Herzmodellen, die wiederum Grundlage für die unten beschriebene Softwarelösungen zur Virtuellen Chirurgie sind nicht aus. Biphasische 3DWH-Methoden lieferten qualitativ hochwertige, anatomische Detailinformationen, die für die Erstellung von Herzmodellen gut geeignet sind. Jedoch ist die Aufnahmedauer recht lang, und multiphasische Aufnahmen sowie Ventrikelvolumina können ohne zusätzliche Entwicklungsarbeit im Bereich der Datennachbearbeitung nicht dargestellt werden. Diese Probleme erscheinen jedoch beherrschbar, so dass wir dazu weiterführende Arbeiten bereits in Folgeprojekten aufgegriffen haben. Der unbefriedigende Zustand der bisher verfügbaren Software für Projekte im Rahmen des Antrags führte dazu, eine eben solche Plattform zu konzipieren, zu entwickeln und bereitzustellen, so dass Ergebnisse zukünftiger Entwicklungen in diesem Forschungsbereich gesichert und kooperativ weiterentwickelt werden können. Mit „MITK Simulation“ wurde kooperativ zum ersten Mal eine wissenschaftliche Software-Plattform geschaffen, die erfolgreich die beiden Bereiche der biomedizinischen Simulation (auf Basis von SOFA) und medizinischen Bildverarbeitung/-analyse im Open-Source-Bereich vereint. Des Weiteren wurde eine Methode entwickelt, um topologische Änderungen von Gewebe, wie sie z. B. beim Schneiden und Nähen vorkommen, von konkreten Simulationsmodellen zu trennen. Das ermöglicht eine einfache Integration von vorhandenen und neuen Simulationsmodellen, ohne tiefgreifende Änderungen an diesen vornehmen zu müssen. Die Kombination verschiedener Simulationsmethoden für komplexe Simulationen wie z. B. umfangreichere Herz/Gefäß-Simulationen (Multiphysics) wird ebenso vereinfacht. Eine schnelle, präzise und einfach zu erweiternde Segmentierung von ringartigen Strukturen wie z. B. Aortenquerschnitten auf Basis der entwickelten Software zeigt effektive Vermessungsmöglichkeiten von Phantomen mithilfe medizinischer Bildakquisition auf, wie sie unerlässlich für die wissenschaftliche Nutzung und quantitativen Bewertung von Simulationsmodellen/-methoden sind.
Publications
- Simulation of Congenital Heart defect corrective surgeries using thin shell elements. Computational Biomechanics for Medicine 2013: pp. 63-74
Stefan Kislinskiy, Tomáš Golembiovský, Christian Duriez, Eugénie Riesenkampff, Titus Kuehne, Hans-Peter Meinzer, Tobias Heimann
- Simulationsgestützte Operationsplanung bei angeborenen Herzfehlern - Separation virtueller chirurgischer Eingriffe vom Simulationsmodell. Bildverarbeitung für die Medizin 2013: pp. 235-240
Stefan Kislinskiy, Tomáš Golembiovský, Christian Duriez, Eugénie Riesenkampff, Titus Kuehne, Hans-Peter Meinzer, Diana Wald
- Modular Integration of Biomedical Simulation and Medical Image Computing. Heidelberg, Univ., Diss., 2015., med. Fak. - XII, 101 S. : Ill., graph. Darst.
Stefan Kislinskiy
