Computer-assisted analysis of neurosurgical CCT-images

Abstract

Die computergestützte Analyse medizinischen Bildmaterials ist fester Bestandteil des klinischen Alltags. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von bildverarbeitenden Methoden zur Überwachung und Analyse von post-operativen Entwicklungen nach Coiling Eingriffen an zerebralen Aneurysmen. Das sogenannte Coiling beschreibt eine Behandlungsmethode bei der eine Platinspule in das Hirnaneurysma eingeführt wird. Das Aneurysma soll durch diese Spule vollständig ausgefüllt werden um eine Abtrennung vom Blutkreislauf zu erreichen und damit letztlich einer Ruptur entgegenzuwirken. Der Füllungsgrad des Aneurysmas gibt Aufschluss über den Erfolg der Behandlung. Aktuell wird eine Entscheidung über die Notwendigkeit eines neuerlichen Eingriffs auf Grund subjektiver Experteneinschätzungen getroffen. Diese Arbeit beleuchtet die Anstrengungen im Bereich der 2D und 3D Bildverarbeitung objektive Analysemethoden von Coiling-Ergebnissen bereitzustellen. Praktisches Ziel dieser Arbeit war die benutzerfreundliche Umsetzung einer erst kürzlich publizierten Methode von C Sherif et al. zur standardisierten Analyse von Behandlungsergebnissen nach Coiling-Eingriffen auf Basis von DSA- und CCT-Aufnahmen. Hauptintention ist die Unterstützung einer wissenschaftlichen Studie, deren Ziel es ist, Kennzahlen zu definieren, die auf Grund der Coil-Füllungsrate des Aneurysmas Aussagen über das Risiko einer Ruptur treffen. Weiters soll die Applikation auch im klinischen Bereich und in weiteren wissenschaftlich Studien zum Einsatz kommen. Die Softwarelösung wurde in Kooperation mit der Forschungsgruppe rund um Camillo Sherif entwickelt und in Form von Protoyping in ständiger Rücksprache an deren Anforderungen angepasst. Ergebnis ist eine Java, stand-alone Applikation zur komfortablen Auswertung und Bearbeitung von Schnittbildern nach Coiling-Eingriffen.

Computer-assisted analysis of medical image data represents an inherent part of clinical routine. This thesis deals with image processing methods used for monitoring and analysing post-operative states of cerebral aneurysms after coiling therapy. Coil embolization involves filling the interior of the vessel outpouching with a platinum coil to detach the aneurysm from blood circulation in order to minimize the risk of a rupture. The coil-occlusion rate of the treated aneurysm indicates the success of the procedure. Currently, coiling treatment outcomes are subjectively estimated by experts of neuroradiology or endovascular neurosurgery on basis of post-coiling image data. This thesis deals with efforts in 2D and 3D image processing to establish and support more objective methods to analyse coiling-treatment results and follow-up image data. Goal of this research was the development of a user-friendly system, which implements the recently published method by Camillo Sherif et al. for a standardized quantification of coil occlusion on follow-up DSA and CCT images. Main field of application is the support of a scientific study with the aim to define operating figures indicating the risk of re-rupture according to the coil occlusion rate of an aneurysm. Furthermore it shall be adequate for the use in clinical routine and for research purposes. The system has been designed in cooperation with the research team around Camillo Sherif.<br />The prototyping process involved constant consultations with the end-users to implement functionality and appearance of the system according to their needs. Result is a Java-written, stand-alone application that supports comfortable evaluation and processing of sectional images acquired after coiling treatment.