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Last week, we visited our dear fellow visualization researchers Roy van Pelt and Ralph Brecheisen, who successfully defended their PhD-theses in Eindhoven, Netherlands. Both presented their outstanding work in the fields of illustrative flow visualization (Real-time Illustrative Visualization of Cardiovascular Hemodynamics – Roy van Pelt) and DTI visualization (Visualization of Uncertainty in Fiber Tracking based on Diffusion Tensor Imaging – Ralph Brecheisen). We also witnessed the interesting formal procedure of defending a thesis in the Netherlands.

Vortrag im Rahmen des “User Interface Kolloquiums” am 31. Mai 2012 um 13.15 Uhr im Raum 29-301: Dr. Felix Ritter (Fraunhofer MEVIS Bremen): “Advancing the User Experience in Reading of Medical Images”

Abstract: The analysis of patient data acquired by current image modalities offers previously unattained opportunities for diagnosis, therapy support, and therapy assessment. While image analysis methods have progressed far in recent years, the interaction and user experience in reading these data has not received the same amount of care. The talk will present concepts of the Fraunhofer MEVIS institute that try to challenge several aspects of conventional reading and handling of medical images for diagnosis and intra-operative inspection.

Vita: Felix Ritter is head of visualization and human computer interaction at Fraunhofer MEVIS, Bremen, Germany. His research interests include medical visualization, perception, and human factors in visualization. His current work is focused on the usability of medical workstations and the development of intra-operative user interfaces. He received a Ph.D. in Computer Science from the University of Magdeburg, Germany, in 2005.

We are happy to have two guests this week. Charl Botha (TU Delft) came already last week and stays for five weeks as a guest professor. Charl looks at our projects and gives advice, he give a talk in the visual computing colloquium on April 20 and work with Bernhard on the MedVis-book.

Peter Kohlmann, senior researcher from Fraunhofer MEVIS will visit us on Thursday, exchanging particularly with respect to perfusion data and blood flow data. Peter will give a talk in the Medical Technology colloquium series on April 19.

The long and fruitful collaboration between the Visualization group and Fraunhofer MEVIS Bremen lead to another nice success. Benjamin Köhler, currently student assistant in our group, will be awarded with the BVM-Award from the German medical image processing society, acknowledging his extraordinary Bachelor thesis. The thesis was based on an internship at Fraunhofer MEVIS Bremen, supervised jointly by Dr. Jan Klein (Fraunhofer MEVIS) and Bernhard Preim. Ben’s work was integrated in the MEVIS activities on the reconstruction of HARDI data, a relatively new kind of data for analysing human white matter. Ben’s work was an extraordinarily deep analysis of fiber reconstruction with global optimization methods. The award will be presented at the BVM workshop where Ben will present the results of his current research on visualizing blood flow data and now may also report on his award-winning work.

The Vis-group will co-organize this year’s Vision, Modeling, and Visualization (VMV) to be held at November 12-14 in the Gesellschaftshaus Magdeburg.

Paper submission deadline: 25.06.2012

Invited Speakers:

• Leif Kobbelt, RWTH Aachen
• Torsten Moeller, Simon Fraser University Vancouver
• Bernt Schiele, MPI Saarbrücken

The image analysis and visualization group applied jointly for a grant in the DFG priority programme “Scaleable Visual Analytics”. The joint goal is to analyze and visually explore patient cohort data from large public health studies. In particular, we cooperate with Prof. Vötzke (University of Greifswald) to explore data of the SHiP study (social health in Pommern). Related news to the SHiP study can be found here: http://idw-online.de/pages/de/news410848 and http://idw-online.de/pages/de/news363578.

Since October 10th, Paolo Angelelli is visiting the Visualization Group. Paolo is a Phd student in his final year from the Visualization group in Bergen, Norway. Paolo is interested in the interactive visual analysis of contrast-enhanced Ultrasound data and in the visualization of tubular flow. Paolo stays two weeks and has many discussions with the group members, in particular with Steffen and Sylvia about the investigation of longitudinal, medical and cohort studies.

Steffen Oeltze et al. will present their work on “Interactive, Graph-based Visual Analysis of High-dimensional, Multi-parameter Fluorescence Microscopy Data in Toponomics”. In close cooperation with leading cell biologists and the SimVis team (link zu www.simvis.at) from Vienna, Steffen explored interactive graph visualization techniques and visual analytics techniques to analyze co-occuring proteins and function protein patterns in multi-parameter fluorescence microscopy. This fundamental biological research has potential applications in toxicology and drug development.

Rocco Gasteiger and Mathias Neugebauer will also present their work on “The FlowLens: A Focus and Context Visualization Approach for Exploration of Blood Flow in Cerebral Aneurysms”. Based on an in-depth recherche on relevant hemodynamic attributes, they enable the exploration of blood flow data where attribute pairs are displayed and investigated with flexible lenses. This work is a strongly interdisciplinary effort where medical doctors from neuroradiology provide the necessary medical background and evaluate our techniques and where the simulation group from Prof. Thevenin provides validated simulation data of blood flow in cerebral aneurysms.

With an excellent presentation, Jeanette nicely rounded up her Phd thesis on the conceptual design of surgical training systems. She developed guidelines for the didactical conception, development, and evaluation of computer based surgical training and learning systems. Together with Konrad Mühler and Kerstin Kellermann, she implemented these guidelines in the development of the LiverSurgeryTrainer and the SpineSurgeryTrainer.
The LiverSurgeryTrainer supports the training of preoperative decisions in liver surgery based on a representative set of case data. The SpineSurgeryTrainer conveys anatomical knowledge, therapeutical options and decision criteria for the planning and training of interventions in spine surgery.
The commission with the reviewers Prof. Marc Hassenzahl and Prof. Winfried Marotzki lead by Prof. Dietmar Rösner assessed her overall achievements with the very good grade “Magna Cum Laude”.

MAGDEBURG/MZ. Auf dem Computerbildschirm ist ein menschlicher Schädel mit Halswirbelsäule und dem oberen Teil des Brustkorbs abgebildet, neben dem Kehlkopf ist ein gelbes Gebilde zu sehen – ein Tumor. Bernhard Preim kann per Mausklick die dreidimensionale Ansicht in alle Richtungen drehen. “Die Frage ist, ob der Tumor bereits den Kehlkopf infiltriert hat”, sagt der Professor für Informatik an der Universität Magdeburg. Falls ja, müsse der Kehlkopf gemeinsam mit dem Tumor entfernt werden – der Patient könnte dann nicht mehr sprechen.

Preim selbst muss solche Entscheidungen nicht treffen. Aber in seiner Arbeitsgruppe am Institut für Simulation und Grafik ist eine Software entwickelt worden, die Medizinern die Therapie von Tumoren in der Mund-, Hals- und Rachenregion erleichtert. Werkzeug für die Therapieplanung ist der “Tumor-Therapy-Manager”, eine Software, die aus Computertomographie- und Endoskopiedaten dreidimensionale Bilder erzeugt und die jüngst mit einem europäischen Preis für Computergrafik ausgezeichnet wurde.

“Die Software erleichtert den Chirrurgen die OP-Planung, denn sie setzt die vielen Einzelbilder, an denen sich die Ärzte bisher orientieren, zu einem Bild zusammen”, sagt Preim. Eine Herausforderung für die Wissenschaftler war es, die Abstände zwischen dem Tumor und wichtigem Gewebe korrekt darzustellen, erklärt der Informatikprofessor. Sitzt der Tumor etwa zu dicht oder schon im Halswendemuskel, muss dieser mit entfernt werden. Die Folge: Der Patient kann anschließend seinen Arm nicht mehr heben. Die Abwägung zwischen dem Ziel, den Tumor zuverlässig und vollständig zu entfernen und dem Anliegen, umliegendes Gewebe zu erhalten, könne nun aufgrund zuverlässigerer Daten erfolgen. “Ohne Vermessung am Computer können Ärzte sich um 40 bis 60 Prozent, das entspricht bis zu 37 Millimetern, vermessen”, sagt der Informatikprofessor.

Die am Projekt beteiligten Informatiker und Computervisualisten arbeiten bei der Entwicklung der Software eng mit Medizinern der Universitätsklinik in Leipzig zusammen. “Wir sind nach Leipzig gefahren, haben die Arbeitsabläufe von der Aufnahme der Patienten bis hin zur Bestrahlungstherapie angeschaut und überlegt, wo wir die Arbeit der Mediziner unterstützen können”, sagt Jana Dornheim, die in Magdeburg Computervisualistik studiert hat.

“Der erste Schritt war, den Arbeitsalltag der Mediziner zu verstehen”, sagt die 32-Jährige. Jana Dornheim und ihr Mann Lars Dornheim haben sich vor drei Jahren mit der Firma “Dornheim Medical Images” selbstständig gemacht. Sie ist Projektpartner bei der Entwicklung des “Tumor-Therapy-Managers”.

Seit rund neun Jahren arbeiten die Wissenschaftler an dem Projekt. 2006 wurde das erste Modell vorgestellt. “Die Mediziner haben ihn unter anderem für die Patientenaufklärung benutzt, weil die Darstellungen der Software auch für Laien sehr anschaulich sind”, sagt Jana Dornheim. Zwei Jahre später wurde der erste professionelle Prototyp ausgeliefert, der für die OP-Planung eingesetzt werden kann. “Seit 2008 sind mehr als 100 Operationen mit der Software geplant worden”, sagt Preim.

Eigentlich, so Jana Dornheim, bestehe der “Therapy-Manager” aus zwei Produkten. Neben dem Programm zur Therapie- und OP-Planung ermöglicht die Software auch die Dokumentation der Therapieentscheidung. “Bisher wird die Lage und Größe des Tumors von Hand in sechs schematische Ansichten der Halsregion eingezeichnet”, sagt Jana Dornheim. Das Magdeburger OP-Programm erstelle diese Dokumentation nun mit genaueren Bildern.

Derzeit werde die Markteinführung geplant, die wahrscheinlich gemeinsam mit einem Medizingerätehersteller erfolgen soll, sagt Preim. Die Forscher arbeiten aber auch weiter an den Funktionen der Software. Eines der nächsten Projekte könnte die Planung von Bestrahlungstherapien mit dem “Therapy-Manager” sein.