Regensburg Center of Biomedical Engineering - RCBE
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Seit mehr als 25 Jahren ist der Workshop "Bildverarbeitung für die Medizin" als erfolgreiche Veranstaltung etabliert. Ziel ist auch 2024 wieder die Darstellung aktueller Forschungsergebnisse und die Vertiefung der Gespräche zwischen Wissenschaftlern, Industrie und Anwendern. Die Beiträge dieses Bandes - viele davon in englischer Sprache - umfassen alle Bereiche der medizinischen Bildverarbeitung, insbesondere die Bildgebung und -akquisition, Segmentierung und Analyse, Visualisierung und Animation, computerunterstützte Diagnose sowie bildgestützte Therapieplanung und Therapie. Hierbei kommen Methoden des maschinelles Lernens, der biomechanischen Modellierung sowie der Validierung und Qualitätssicherung zum Einsatz.
Seit mehr als 25 Jahren ist der Workshop "Bildverarbeitung für die Medizin" als erfolgreiche Veranstaltung etabliert. Ziel ist auch 2023 wieder die Darstellung aktueller Forschungsergebnisse und die Vertiefung der Gespräche zwischen Wissenschaftlern, Industrie und Anwendern. Die Beiträge dieses Bandes - viele davon in englischer Sprache - umfassen alle Bereiche der medizinischen Bildverarbeitung, insbesondere die Bildgebung und -akquisition, Segmentierung und Analyse, Visualisierung und Animation, computerunterstützte Diagnose sowie bildgestützte Therapieplanung und Therapie. Hierbei kommen Methoden des maschinelles Lernens, der biomechanischen Modellierung sowie der Validierung und Qualitätssicherung zum Einsatz.
In den letzten Jahren hat sich der Workshop "Bildverarbeitung für die Medizin" durch erfolgreiche Veranstaltungen etabliert. Ziel ist auch 2021 wieder die Darstellung aktueller Forschungsergebnisse und die Vertiefung der Gespräche zwischen Wissenschaftlern, Industrie und Anwendern. Die Beiträge dieses Bandes - einige davon in englischer Sprache - umfassen alle Bereiche der medizinischen Bildverarbeitung, insbesondere Bildgebung und -akquisition, Maschinelles Lernen, Bildsegmentierung und Bildanalyse, Visualisierung und Animation, Zeitreihenanalyse, Computerunterstützte Diagnose, Biomechanische Modellierung, Validierung und Qualitätssicherung, Bildverarbeitung in der Telemedizin u.v.m.
GraphMIC is a cross-platform image processing application utilizing the libraries ITK and OpenCV. The abstract structure of image processing pipelines is visually represented by user interface components based on modern QtQuick technology and allows users to focus on arrangement and parameterization of operations rather than implementing the equivalent functionality natively in C++. The application's central goal is to improve and simplify the typical workflow by providing various high level features and functions like multi threading, image sequence processing and advanced error handling. A built-in python interpreter allows the creation of custom nodes, where user defined algorithms can be integrated to extend basic functionality. An embedded 2d/3d visual-izer gives feedback of the resulting image of an operation or the whole pipeline. User inputs like seed points, contours or regions are forwarded to the processing pipeline as parameters to offer semi-automatic image computing. We report the main concept of the application and introduce several features and their implementation. Finally, the current state of development as well as future perspectives of GraphMIC are discussed
Introduction – Diagnosis of abnormal cilia function is based on ultrastructural analysis of axoneme defects, especialy the features of inner and outer dynein arms which are the motors of ciliar motility. Sub-optimal biopsy material, methodical, and intrinsic electron microscopy factors pose difficulty in ciliary defects evaluation. We present a computer-assisted approach based on state-of-the-art image analysis and object recognition methods yielding a time-saving and efficient diagnosis of cilia dysfunction. Method – The presented approach is based on a pipeline of basal image processing methods like smoothing, thresholding and ellipse fitting. However, integration of application specific knowledge results in robust segmentations even in cases of image artifacts. The method is build hierarchically starting with the detection of cilia within the image, followed by the detection of nine doublets within each analyzable cilium, and ending with the detection of dynein arms of each doublet. The process is concluded by a rough classification of the dynein arms as basis for a computer-assisted diagnosis. Additionally, the interaction possibilities are designed in a way, that the results are still reproducible given the completion report. Results – A qualitative evaluation showed reasonable detection results for cilia, doublets and dynein arms. However, since a ground truth is missing, the variation of the computer-assisted diagnosis should be within the subjective bias of human diagnosticians. The results of a first quantitative evaluation with five human experts and six images with 12 analyzable cilia showed, that with default parameterization 91.6% of the cilia and 98% of the doublets were found. The computer-assisted approach rated 66% of those inner and outer dynein arms correct, where all human experts agree. However, especially the quality of the dynein arm classification may be improved in future work.
Die Lehre der medizinischen Bildverarbeitung vermittelt Kenntnisse mit einem breiten Methodenspektrum. Neben den Grundlagen der Verfahren soll ein Gefühl für eine geeignete Ausführungsreihenfolge und ihrer Wirkung auf medizinische Bilddaten entwickelt werden. Die Komplexität der Methoden erfordert vertiefte Programmierkenntnisse, sodass bereits einfache Operationen mit großem Programmieraufwand verbunden sind. Die Software GraphMIC stellt Bildverarbeitungsoperationen in Form interaktiver Knoten zur Verfügung und erlaubt das Arrangieren, Parametrisieren und Ausführen komplexer Verarbeitungssequenzen in einem Graphen. Durch den Fokus auf das Design einer Pipeline, weg von sprach- und frameworkspezifischen Implementierungsdetails, lassen sich grundlegende Prinzipien der Bildverarbeitung anschaulich erlernen. In diesem Beitrag stellen wir die visuelle Programmierung mit GraphMIC der nativen Implementierung äquivalenter Funktionen gegenüber. Die in C++ entwickelte Applikation basiert auf Qt, ITK, OpenCV, VTK und MITK.