• Thema: Gefäßvisualisierung
• Referent: Patrick Alschbach [email]
• Termin: 5.7.2008
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Zusammenfassung

Beginnend mit einem kurzen Überblick über die Anwendungsgebiete der kontrastunterstützten Gefäßvisualisierung, soll der Seminarvortrag die grundlegenden Visualisierungstechniken in diesem Bereich vorstellen. Ein Augenmerk soll dabei auf das Volumen- und Oberflächenrendering gelegt werden, die bei unterschiedlichen Anwendungen in der Medizin ihre Vor- und Nachteile mit sich bringen. Da auf Grund des Umfanges leider auf die 2D-Visualisierung verzichtet werden muss, soll der Vortrag mit der Visualisierung durch Projektionsmethoden, wie dem "Maximum Intensity Projection"-Verfahren [static MIP] starten. Es wird dabei kurz das Verfahren erläutert und auf dessen Probleme sowie deren Lösungsversuche eingegangen, womit wir zum "Closet Vessel Projection"-Verfahren [CVP oder local MIP] kommen wollen. Auf Grund von fehlender Tiefenwahrnehmungen des MIP wollen wir eine andere Art und Weise der 3D-Visualisierung, und zwar das "Compositing", einführen. Dort soll der Vortrag mit dem "Direkten Volumen Rendering" (Raycasting, Splatting) und dessen Anwendung anfangen. Auch hier werden wir auf die entstehenden Problematiken, wie "Aliasing"-Artefakte oder Kontrastunterscheidungsproblemen, eingehen. Nach dem "Direct Volume Rendering"-Verfahren wollen wir einen Schritt weiter in der Thematik zu den Oberflächenvisualisierungen kommen, wobei wir zwischen modellfreien und modellbasierenden Verfahren unterscheiden wollen. Auch hier spielt der Anwendungsbereich der Visualisierung eine tragende Rolle, was im Laufe des Vortrags erörtert werden soll. Bei den modellfreien Oberflächenvisualisierungen soll explizit auf das "Marching Cubes"-Verfahren eingegangen werden, was uns, durch dabei auftretenden "Aliasing"-Artefakte durch die "Segmentierung", zu möglichen Glättungsverfahren (Laplace- oder Tiefpassglättung bzw. das "Smoothing) bringen soll. Da auch diese Glättungsverfahren Probleme mit sich bringen, wird kurz auf das Glätten mit "Constrained Elastic Surface Nets" eingegangen. Abschließend zum Themenbereich modellfreie Visualisierung soll der Vortrag noch auf die Visualisierung mit "Multi-level Partition of Unity Implicits" [MPU Implicits] eingehen - ein Verfahren das aus der Punktwolkenvisualisierung stammt.
Nach den modellfreien wollen wir noch einen Ausflug zu die modellbasierenden Verfahren machen, die mit Grafikprimitiven wie Zylinder oder Kegelstümpfen, erstaunliche Ergebnisse mit sich bringen. Nachdem beide Oberflächenvisualisierungsarten referiert worden sind, sollen sie nochmals kurz miteinander, mit ein paar Sätzen, verglichen werden.
Abschließend wollen wir noch auf die Möglichkeit eingehen zusätzliche Informationen, wie Farbkodierungen, Schraffierungen ["Hatching"] oder Tüpfelungen ["Stippling points"], in das Ergebnisbild einzufügen, womit wir dann zum Ende des Seminarvortrags kommen.

Bilder

1. Maximum Intensity Projection [MIP]	2. Maximum Intensity Projection [MIP]	3. MIP - Funktionsweise
4. Blutflusssimulation in zerebralen Aneurysmen	5. MPU Implicit-basierte Visualisierung	6. Multi-level Partition of Unity [MPU] - Implicits

Bildnachweis

1. Maximum Intensity Projection (© www.medscape.com)
2. [Verweis zum Artikel] (©2008 Ascend Media LLC)
3. Prinzip der Maximum Intensity Projection und Beispiel
   1. MIP-Rekonstruktion (a)
   2. MIP des Labyrinthes (b)
   3. [Verweis zum Artikel - Urheber: Christian Nicolaus Heine]
4. Polygonales Modell eines Aneurysmas (©2007 M. Neugebauer, Uni Magdeburg.)
5. Vergleich der Krümmungswerte bei Marching Cubes und MPU Implicit-basierte Visualisierung eines Bronchialbaumes. (©2007 Schumann, Uni Magdeburg.)
6. Adaptive Punktplatzierung an dünnen Gefäßteilen als Grundlage für die Oberflächengenerierung mit MPU Implicits. (©2007 Schumann, Uni Magdeburg.)

Literatur

• Preim, B. and Bartz, D.: Visualization in Medicine. Chapter 14: Visualization of Anatomic tree Structures, pp. 341-380, Morgan Kaufmann, 2007
• Preim, Oeltze: 3D Visualization of Vasculature: An Overview, Visualization in Medicine and Life Science, Springer-Verlag, pp. 19-39, 2007
• Schumann et al.: Model-free Surface Visualization of Vascular Trees, Eurographics/ IEEE-VGTC Symposium on Visualization, 2007