3D-Stereoverfahren für die Herzchirurgie
Im Rahmen der Arbeit sollen Stereoverfahren für die 3D-Rekonstruktion von Strukturen aus intraoperativen Endoskopiebildern entwickelt werden. Die Arbeit wird in enger Kooperation zwischen der Fakultät Informatik der OvGU Magdeburg (Dr. Sandy Engelhardt) und der Herzchirurgie des Universitätsklinikums Heidelberg (Prof. De Simone) durchgeführt. Weitere Themen für Abschlussarbeiten sind vorhanden. Melden Sie sich gern bei Interesse.
Aufgaben
- Meshing einer rekonstruierten 3D-Punktewolke
- Texturierung der Oberfläche
- Fusion von verschiedenen Ansichten zu einem Mesh
Anforderungen: Programmiererfahrung in C++ (OpenCV- Kenntnisse hilfreich)
Zerebrale Aneurysmen sind pathologische Aussackungen der Gefäßwand, welche meistens an den Bifurkationen der großen Hirnarterien auftreten. Die Gefäßwand besitzt an diesen Stellen ein hohes Rupturisiko, was zu starken inneren Blutungen führt und in 60 % der Fälle den Tod des Patienten zur Folge hat. Daher ist eine patientenspezifische Einschätzung des Rupturrisikos nötig. Jedoch hängt die Ruptur von zahlreichen Kriterien ab, deren Zusammenhänge bisher nicht ausreichend verstanden sind. Blutflusssimulationen helfen dabei das patientenspezifische Rupturrisiko zu analysieren. Jedoch handelt es sich dabei um sehr komplexe Daten, was deren Auswertung enorm erschwert. Mit Hilfe von Standardtechniken wie Farbkodierungen und Animationen in 3D versuchen Experten rupturgefährdete Gefäßregionen ausfindig zu machen. Auftretende Verdeckungen machen es jedoch nahezu unmöglich über die Zeit Hochrisikoregionen zu finden. 2D Projektionen der 3D Gefäßgeometrie werden häufig eingesetzt, um verdeckungsfreie Überblicksvisualisierungen zu erzeugen. Jedoch führen derartige Projektionen zu Verzerrungen, die die Datenanalyse erschweren.
Zerebrale Aneurysmen sind pathologische Aussackungen der Gefäßwand, welche meistens an den Bifurkationen der großen Hirnarterien auftreten. Die Gefäßwand besitzt an diesen Stellen ein hohes Rupturisiko, was zu starken inneren Blutungen führt und in 60 % der Fälle den Tod des Patienten zur Folge hat. Blutflusssimulationen helfen dabei das patientenspezifische Rupturrisiko zu analysieren. Jedoch handelt es sich dabei um sehr komplexe Daten, was deren Auswertung enorm erschwert. Mit Hilfe von Standardtechniken wie Farbkodierungen und Animationen in 3D versuchen Experten rupturgefährdete Gefäßregionen ausfindig zu machen. Auftretende Verdeckungen machen es jedoch nahezu unmöglich über die Zeit Hochrisikoregionen zu finden.
Die patientenspezifische Hämodynamik spielt eine zentrale Rolle in der Entwicklung und dem Voranschreiten kardiovaskulärer Krankheiten. Informationen über die patientenspezifische Hämodynamik können nicht invasiv mit Hilfe der 4D Phasen-Kontrast-Magnet-Resonanz Bildgebung aufgenommen werden.Ein Nachteil gemessener Flussdaten ist ihre Anfälligkeit gegenüber Rauschen, was die weitere Analyse erschwert.
Zerebrale Aneurysmen sind pathologische Aussackungen der Gefäßwand, welche meistens an den Bifurkationen der großen Hirnarterien auftreten. Die Gefäßwand besitzt an diesen Stellen ein hohes Rupturisiko, was zu starken inneren Blutungen führt und in 60 % der Fälle den Tod des Patienten zur Folge hat. Neben morphologischen Aspekten werden bestimmte Blutflussmuster, wie Verwirbelungen mit einem erhöhten Rupturrisiko in Verbindung gebracht. Um den Einfluss von Verwirbelungen auf die Gefäßwand zu verstehen, müssen diese angemessen visualisiert und exploriert werden können. Eine Möglichkeit der Flussvisualisierung ist die Darstellung des gemessenen oder simulierten Vektorfeldes durch Integrallinien. Das Anzeigen aller Integrallinien führt jedoch zu visuellen Überlagerungen, wodurch die Exploration von zeitlich und/oder räumlich dicht zusammenliegenden Verwirbelungen erschwert wird. Daher wurden Clustering-Methoden entwickelt, die die Integrallinien zu Gruppen zusammenfassen.
Für die Rupturvorhersage von zerebralen Aneurysmen wird mittels computational fluid dynamics simulation (CFD) das Blutflussverhalten simuliert. Dieses kann dann z.B. mit Streamlines visualisiert werden.
Intracranial aneurysms are pathologic dilations of the intracranial vessel wall. They bear the risk of rupture and thus subarachnoidal hemorrhages with often fatal consequences for the patient. Since treatment may cause severe complications as well, substantial research was carried out to characterize the patient-specific rupture risk based on various morphological and hemodynamic parameters. Clinicians often adapt their treatment decisions by analyzing similar pathologies and conditions with respect to their treatment outcome. For this purpose, we provide a reference database (serving as our training data set). The goal is to identify the most similar reference cases for a new aneurysm. The similarity comprises various factors, e.g. location of the aneurysm, size or previously extracted shape parametres.
Am Leibnitz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben, werden Metabolismus und Morphologie von Pflanzensamen mit Hilfe nicht-invasiver bildgebender Techniken, wie z.B. Computertomographie, untersucht. Ziel ist es, die Architektur des Samens und seine Wachstumskontrolle besser zu verstehen. 
In der Arbeitsgruppe Visualisierung werden Techniken für die Visualisierung und Analyse von Blutflußdaten, im Besonderen von zerebralen Aneurysmen, entwickelt. Eine Möglichkeit der Flussvisualisierung ist die Darstellung des gemessenen oder simulierten Vektorfeldes durch Stromlinien. Bei einer ausreichend detaillierten Abtastung des Flusses führt dies jedoch zu einer sehr großen Anzahl von Stromlinien (>2000) und somit zu einer schwer interpretierbaren Visualisierung. So sind Flussstrukturen im Gefäßinneren nicht erkennbar. In der Arbeitsgruppe wurden daher Techniken für die Clusteranalyse von Stromlinien entwickelt. Ziel dieser Techniken ist es ähnliche Stromlinien in Gruppen zusammenzufassen. Im Rahmen der Masterarbeit sollen diese Gruppen in der Visualisierung durch einen oder mehrere aussagekräftige Repräsentanten ersetzen werden. Ein Repräsentant beschreibt das zugehörige Cluster hinreichend, sowohl bezüglich der Geometrie der enthaltenen Stromlinien als auch bezüglich ihrer Attribute, wie Geschwindigkeit oder Druck.
Die Physikgruppe in der Klinik für Strahlentherapie der Medizinischen Fakultät bietet verschiedene Themen für wissenschaftliche Team- und Individualprojekte sowie Bachelor- und Masterarbeiten an. Die Beschreibung der einzelnen Themen sind den unter “weitere Infos” stehenden Dokumenten zu entnehmen. Es handelt sich dabei vorrangig um das Testen einer 4D-CT Anlage, der Optimierung von Therapien sowie um die Erprobung von virtuellen Simulationen. Ein Anpassung der Themen an die entsprechenden Projektarten ist möglich.