Virtuelle Leberoperationen mittels CT und SPECT Bilder

Die Leberresektion hat sich zu einer anerkannten Behandlungmethode für verschiedene Arten von Lebertumoren entwickelt. Die detaillierte Planung von Leberoperationen erfordert die Beurteilung der (Patho-)Anatomie und regionale Verteilung der hepatischen Funktionen. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, eine Methode zu entwickeln, welche die zusätzliche Verwendung von Leberaufnahmen, welche die Leberfunktion abbilden, im vorhandenen auf anatomischen CT-Daten basierenden virtuellen Leberoperationsplanungssystem ermöglichen. Dieses System wurde im FWF Forschungsprojekt P14897 (Arbeitstitel: "Virtuelle Leberoperationen mittels segmentierter CT-Bilder") entwickelt. Durch die Verwendung der Daten über die hepatischen Funktionen wird eine Schätzung der nach der Operation verbleibenden Leberkapazität möglich, was für die Vorhersage möglichen Leberversagens nach der Operation wichtig ist. Zusätzlich wird dadurch eine detaillierte Planung von atypischen Resektionen möglich, die immer dann durchgeführt werden, wenn eine segmentbasierte Resektion nicht mehr möglich ist. Als bildgebendes Verfahren für die funktionale Information werden Hepatic Immunodiacetic Acid (HIDA) Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) Aufnahmen verwendet. Im Rahmen des beantragten Projekts ist es geplant, Methoden zur präzisen Registrierung von SPECT- und CT-Datensätzen und hochautomatisierte Augmented Reality basierte Operationsplanungswerkzeuge zu entwickeln, die Ärzte bei den Planungsaufgaben unterstützen. Der interaktive Prozess der Operationsplanung wird innerhalb einer Augmented- Reality-Umgebung, ausgestattet mit stereoskopischen halbdurchsichtigen Head-mounted Displays, einem optischen Tracking-System und getrackten Eingabegeräten, stattfinden. Echte 3D Interaktion ermöglicht es den Ärzten, auf sehr einfache Art und Weise verschiedene Operationsstrategien auszuprobieren und zu verändern. Die Lebersegmentierung wird in diesem Projekt weiterhin ein wichtiges Thema sein, da die registrierten CT- und SPECT-Daten den Weg zu neuen robusteren Lösungen für dieses schwierige Problem eröffnen. Nach der Entwicklung planen wir, sowohl die individuellen Komponenten zur Registrierung, zur Segmentierung und die Operationsplanungswerkzeuge, als auch den gesamten Ansatz der Leberoperationsplanung einer umfassenden Evaluierung zu unterziehen. Das Ergebnis des beantragten Projektes stellt einen wichtigen Schritt in Richtung eines im klinischen Alltag verwendbaren Leberoperationsplanungssystems dar und kann als Basis für weitere prä- und intraoperative chirurgische Anwendungen dienen.

Die Leberresektion hat sich zu einer anerkannten Behandlungmethode für verschiedene Arten von Lebertumoren entwickelt. Die detaillierte Planung von Leberoperationen erfordert die Beurteilung der (Patho-)Anatomie und regionale Verteilung der hepatischen Funktionen. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, eine Methode zu entwickeln, welche die zusätzliche Verwendung von Leberaufnahmen, welche die Leberfunktion abbilden, im vorhandenen auf anatomischen CT-Daten basierenden virtuellen Leberoperationsplanungssystem ermöglichen. Dieses System wurde im FWF Forschungsprojekt P14897 (Arbeitstitel: "Virtuelle Leberoperationen mittels segmentierter CT-Bilder") entwickelt. Durch die Verwendung der Daten über die hepatischen Funktionen wird eine Schätzung der nach der Operation verbleibenden Leberkapazität möglich, was für die Vorhersage möglichen Leberversagens nach der Operation wichtig ist. Zusätzlich wird dadurch eine detaillierte Planung von atypischen Resektionen möglich, die immer dann durchgeführt werden, wenn eine segmentbasierte Resektion nicht mehr möglich ist. Als bildgebendes Verfahren für die funktionale Information werden Hepatic Immunodiacetic Acid (HIDA) Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) Aufnahmen verwendet. Im Rahmen des beantragten Projekts ist es geplant, Methoden zur präzisen Registrierung von SPECT- und CT-Datensätzen und hochautomatisierte Augmented Reality basierte Operationsplanungswerkzeuge zu entwickeln, die Ärzte bei den Planungsaufgaben unterstützen. Der interaktive Prozess der Operationsplanung wird innerhalb einer Augmented- Reality-Umgebung, ausgestattet mit stereoskopischen halbdurchsichtigen Head-mounted Displays, einem optischen Tracking-System und getrackten Eingabegeräten, stattfinden. Echte 3D Interaktion ermöglicht es den Ärzten, auf sehr einfache Art und Weise verschiedene Operationsstrategien auszuprobieren und zu verändern. Die Lebersegmentierung wird in diesem Projekt weiterhin ein wichtiges Thema sein, da die registrierten CT- und SPECT-Daten den Weg zu neuen robusteren Lösungen für dieses schwierige Problem eröffnen. Nach der Entwicklung planen wir, sowohl die individuellen Komponenten zur Registrierung, zur Segmentierung und die Operationsplanungswerkzeuge, als auch den gesamten Ansatz der Leberoperationsplanung einer umfassenden Evaluierung zu unterziehen. Das Ergebnis des beantragten Projektes stellt einen wichtigen Schritt in Richtung eines im klinischen Alltag verwendbaren Leberoperationsplanungssystems dar und kann als Basis für weitere prä- und intraoperative chirurgische Anwendungen dienen.