Digitale Bildverarbeitung für Routineanwendungen (eBook)

Evaluierung und Integration am Beispiel der Medizin

Thomas M. Lehmann (Autor)

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2015 | 2005
XVIII, 214 Seiten
Deutscher Universitätsverlag
978-3-322-81248-3 (ISBN)

Infos

Thomas M. Lehmann formuliert eine Integrationsmethodik sowie detaillierte Integrationskriterien zur nahtlosen Einbindung computerunterstützter Verfahren und Algorithmen in die klinische Routineanwendung. Folgende Themen stehen im Mittelpunkt: Grundlagen der praxisorientierten Bildverarbeitung; Flexibilität, Adaptivität und Stabilität von Software; Kontrollmöglichkeiten für Anwender; Validierung von Bildverarbeitung und -analyse; Daten-, Funktions-, Präsentations- und Kontextintegration; Kriterienkatalog als Leitfaden und Analyseinstrument; Anwendungsbeispiele aus der klinischen Routine

PD Dr.rer.nat. Dipl.-Ing. Thomas M. Lehman ist Wissenschaftlicher Oberassistent am Institut für Medizinische Informatik der RWTH Aachen.

Inhalt

1. Einleitung.- 1.1. Problemstellung.- 1.2. Beispiel: Dentale Software.- 1.3. Ziel dieser Arbeit.- 2. Grundlagen der praxisorientierten Bildverarbeitung.- 2.1. Medizinische Bildverarbeitung.- 2.1.1. Bildbearbeitung vs. Bildverarbeitung.- 2.1.2. Bereiche der Bildverarbeitung.- Bilderzeugung.- Bilddarstellung.- Bildauswertung.- Bildspeicherung.- 2.1.3. Bereiche der Bildbearbeitung.- 2.1.4. Verfahren und Algorithmen der medizinischen Bildverarbeitung.- 2.1.5. Besonderheiten der medizinischen Bildverarbeitung.- Heterogenes Bildmaterial.- Unscharfe Objektgrenzen.- Robuste Algorithmen.- 2.2. Klinische Routine.- 2.3. Integration und Integrierbarkeit.- 2.3.1. Integrationsebenen.- 2.3.2. Integrationsstufen.- Datenintegration.- Funktionsintegration.- Präsentationsintegration.- Kontextintegration.- 2.3.3. Integrierbarkeit von Bildverarbeitungsalgorithmen.- Algorithmisches Design.- Systematische Validierung.- 3. Methoden.- 3.1. Definition und Katalogisierung abstrakter Bewertungskriterien.- 3.1.1. Anforderungen an die Kriterien eines Kataloges.- Abstraktheit.- Anwendbarkeit.- Verifizierbarkeit.- 3.1.2. Anforderungen an den Kriterienkatalog.- Vollständigkeit.- Eindeutigkeit.- Sortiertheit.- Effizienz.- 3.1.3. Anwendungsszenarien für einen Kriterienkatalog.- A-priori-Anwendung als Leitfaden.- A-posteriori-Anwendung als Analysewerkzeug.- 3.2. Flexibilität der Software.- 3.2.1. Semantische Ebenen bei der Integration des A-priori-Wissens.- 3.2.2. Multiskalen-Ansätze.- 3.2.3. Beispiel: Strukturierte Abstraktion zum inhaltsbasierten Bildzugriff.- Zielsetzung.- Bisherige CBIR-Systeme.- Das IRMA-Konzept.- Semantische Ebenen in IRMA.- 3.2.4. Fazit.- 3.3. Adaptivität der Software.- 3.3.1. Abstraktionsstufen der Adaptivität.- Keine Adaptivität.- Datenbasierte Adaptivität.- Regionenbasierte Adaptivität.- Szenenbasierte Adaptivität.- 3.3.2. Learning from Examples.- Applikationsspezifische Parametrierung.- Bildspezifische Parametrierung.- 3.3.3. Beispiel: Texturadaptive Segmentierung mit aktiven Konturmodellen.- 3.3.4. Fazit.- 3.4. Kontrollmöglichkeiten für den Anwender.- 3.4.1. Kontrolle qualitativer Ergebnisse im Bildraum.- 3.4.2. Beispiel: Digitale Freihand-Subtraktionsradiographie.- 3.4.3. Kontrolle qualitativer Ergebnisse im Transformationsraum.- 3.4.4. Beispiel: Time-Motion Diagramme der Glottis.- 3.4.5. Kontrolle quantitativer Ergebnisse eines Einzelbildes.- 3.4.6. Beispiel: Schwingungsprofilbilder der Stimmlippen.- 3.4.7. Kontrolle quantitativer Ergebnisse aus vielen Einzelbildern.- 3.4.8. Beispiel: Ergebnisprotokolle bei der Vermessung synaptischer Boutons.- 3.4.9. Fazit.- 3.5. Stabilität der Software.- 3.5.1. Variationskoeffizient.- 3.5.2. Reproduzierbarkeit im engeren Sinne.- Stochastische Komponenten.- Algorithmische Reihenfolge.- Statische Parameter.- 3.5.3. Reproduzierbarkeit im weiteren Sinne.- Rauschen.- Positionierung des Objektes.- Geräteeinstellungen bei der Aufnahme.- Manuelle Komponenten.- 3.5.4. Beispiel: Stabilität bei der Vermessung synaptischer Boutons.- Stochastische Optimierung.- Manuelle Positionierung.- Mikroskopeinstellungen.- Manuelle Wahl der Referenzen.- 3.5.5. Fazit.- 3.6. Art der Referenzen zur Validierung.- 3.6.1. Kategorisierung von Referenzbildern.- Reproduzierbarkeit.- Adäquanz.- Unabhängigkeit.- 3.6.2. Nomenklatur für Referenzstandards.- 3.6.3. Validierungsstrategien für die medizinische Bildverarbeitung.- Validierung mit Goldstandards.- Validierung mit Silberstandards.- 3.6.4. Beispiel: Generierung von Silberstandards für Segmentierungsverfahren.- 3.6.5. Beispiel: Generierung von Goldstandards für Registrierungsverfahren.- 3.6.6. Fazit.- 3.7. Anzahl der Referenzen und deren Analyse.- 3.7.1. Validierung medizinischer Bildverarbeitung als kontrollierte Studie.- 3.7.2. Auswertung von Validierungsstudien.- Hypothesenformulierung.- Wahl der richtigen Teststatistik.- Interpretation des Tests.- 3.7.3. Planung von Validierungsstudien.- 3.7.4. Beispiel: Quantitativer Vergleich von Interpolationsverfahren.- 3.7.5. Fazit.- 3.8. Datenintegration.- 3.8.1. Externe Datenintegration mit dem DICOM-Protokoll.- 3.8.2. Beispiel: Informationskodierung bei CT-Untersuchungen.- 3.8.3. Interne Datenintegration durch relationale Datenbanken.- Bilddatenspeicherung in GIF.- Bilddatenspeicherung in TIFF.- Bilddatenspeicherung in JPEG.- Bilddatenspeicherung in PNG.- Transparente Bilddatenspeicherung.- 3.8.4. Beispiel: Interne Datenintegration im IRMA-System.- Das interne IRMA-Datenbankschema.- Transparenz beim Zugriff auf Merkmale und Methoden.- 3.8.5. Fazit.- 3.9. Funktionsintegration.- 3.9.1. Synchrone vs. asynchrone Kommunikation.- 3.9.2. Synchrone Funktionsintegration mit DICOM.- 3.9.3. Synchrone Funktionsintegration mit HTML und HTTP.- 3.9.4. Asynchrone Funktionsintegration mit Email und SMTP.- 3.9.5. Beispiel: Das DSR-Web.- 3.9.6. Fazit.- 3.10. Präsentationsintegration.- 3.10.1. Normen für die Gebrauchstauglichkeit von Software.- 3.10.2. Usability Engineering und Web-Usability.- Positionierung und Layout.- 3.10.3. Evaluation und Usability-Test.- 3.10.4. Beispiel: Das DSR-Web, Version 2.0.- 3.10.5. Fazit.- 3.11. Kontextintegration.- 3.11.1. Externe Kontextintegration mit dem DICOM-Protokoll.- 3.11.2. Externe Kontextintegration über API-Schnittstellen.- 3.11.3. Interne Kontextintegration durch relationale Datenbanken.- 3.11.4. Beispiel: Interne Kontextintegration in IRMA.- 3.11.5. Fazit.- 4. Ergebnisse.- 4.1. Kriterienkatalog zur Bewertung medizinischer Bildverarbeitung.- 4.1.1. A-priori-Katalog.- 4.1.2. A-posteriori-Katalog.- 4.2. Anwendung als Leitfaden am Beispiel des IRMA-Systems.- 4.2.1. Flexibilität.- 4.2.2. Adaptivität.- 4.2.3. Kontrollmöglichkeiten.- 4.2.4. Stabilität.- 4.2.5. Validierung.- 4.2.6. Präsentationsintegration.- 4.2.7. Datenintegration.- 4.2.8. Funktionsintegration.- 4.2.9. Kontextintegration.- 4.2.10. Resumee.- 4.3. Anwendung als Analysewerkzeug am Beispiel des DSR-Web.- 4.3.1. Analyse durch die Beantwortung der Leitfragen.- 4.3.2. Empfehlungen für Verbesserungen.- 5. Diskussion.- 6. Zusammenfassung.- Literatur.- Farbseiten.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 27.2.2015
• Vorwort: Prof. Dr. Dr. Klaus Spitzer
• Zusatzinfo: XVIII, 214 S. 75 Abb., 28 Abb. in Farbe.
• Verlagsort: Wiesbaden
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Informatik
• Themenwelt: Medizin / Pharmazie ► Allgemeines / Lexika
• Schlagworte: Bildverarbeitung, medizinische • Daten- und Kontextintegration • Evaluation • Radiologie • Softwareentwicklung • Softwareschnittstellen • Softwaretest • Softwarevalidierung
• ISBN-10: 3-322-81248-0 / 3322812480
• ISBN-13: 978-3-322-81248-3 / 9783322812483