KNAW

Research

3D statistical shape modeling for improved intra-operative guidance:...

Pagina-navigatie:


Update Research data


Title 3D statistical shape modeling for improved intra-operative guidance: fitting to sparse and unorganized intra-operative imaging data
Period 09 / 2007 - 09 / 2011
Status Current
Dissertation Yes
Research number OND1336428
Data Supplier NWO

Abstract

Statistical shape models have considerably improved the robustness and accuracy of image analysis methods by incorporating a-priori shape knowledge learned from a set of examples. These models have primarily been applied to segmentation of densely sampled 3D image data, where they serve to restrict the search space to the trained shape variations. In this proposal, we aim to generalize 3D statistical shape models for shape extraction from sparse and/or unorganized datasets. Such sparse data acquisitions frequently occur in biomedical applications. In particular, we will focus on the use of 3D statistical shape and deformation models for providing 3D anatomical guidance in minimally invasive, image-guided interventions in which considerable intra-operative deformations occur. During these interventions, intra-operative imaging is often limited and we aim to relate detailed 3D information as provided by pre-operative imaging or 3D anatomical shape models to the intra-operative situation. The proposed research contains three main contributions. First, methods will be developed that utilize prior information on object shape and deformation to fit 3D anatomical models to unorganized and sparsely sampled imaging data. Second a detailed investigation is conducted into the accuracy with which 3D models can be fitted, given a prior shape model and different sparseness scenarios. This can be used to give realistic estimates of the accuracy that can be achieved when fitting models to sparse imaging data, or to design image sampling strategies to achieve a desired accuracy. Third, the method will be evaluated on two applications; providing 3D image guidance during liver and cardiac ablation.

Abstract (NL)

Statistische vormmodellen hebben een belangrijke positie verworven in de medische beeldanalyse: voorkennis over de vorm van een orgaan wordt geïntegreerd in contourdetectietechnieken, waardoor de betrouwbaarheid hiervan sterk verbetert. Deze modellen zijn getraind op een set voorbeelden, en worden vooral gebruikt in toepassingen waarin een orgaan is afgebeeld met een dicht bemonsterde 3D beeldset (zoals MRI of CT beelden). Er zijn echter veel toepassingen, waar beeldinformatie fragmentarisch en niet volgens vaste patronen is bemonsterd. Het doel van dit project is het uitbreiden van 3D statistische vormmodellen zodat ze toegepast kunnen worden in dit soort situaties. Hierbij zullen we ons concentreren op het aanleveren van 3D anatomische informatie tijdens beeldgeleide, minimaal-invasieve operaties, waarbij mogelijk beweging en vervorming optreedt van de te opereren organen. Tijdens dergelijke ingrepen wordt slechts een beperkt aantal projectiebeelden (röntgen) of doorsneden (ultrageluid) gemaakt, en het project stelt zich ten doel deze data te te relateren aan gedetailleerde 3D informatie verkregen uit pre-operatieve beelden of statistische vormmodellen. Dit project levert drie bijdragen. Allereerst worden er technieken ontwikkeld om 3D anatomische modellen te fitten op fragmentarisch en onregelmatig bemonsterde beelddata. Daarnaast wordt in detail bestudeerd wat de haalbare nauwkeurigheid is. Met deze analyse kunnen bemonsterstrategieën worden ontworpen, waarmee een voorgeschreven minimum nauwkeurigheid kan worden behaald. Ten derde zullen de ontwikkelde methoden worden geëvalueerd in twee toepassingen: het leveren van 3D beeldsturing tijdens minimaal-invasieve lever- en hartablatieprocedures.

Related organisations

Related people

Supervisor Prof.dr. W.J. Niessen
Doctoral/PhD student N. Baka (MSc.)

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation