Bewertung verschiedener Verfahren zur Lungenregistrierung und möglicher Verbesserungen dieser im Bereich der CT Bildgebung

Die Strahlentherapie ist häug essentieller Bestandteil der Behandlung von verschiedenen Tumorerkrankungen.
Um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, wird im Voraus für jeden Patienten eine individuelle
Bestrahlungsplanung durchgeführt. Bei Bestrahlungszielen im Bereich des Brustkorbs, wie z.B.
Brustkrebs oder Lungenkrebs, ist die Planung aufgrund der atmungsbedingten zeitlichen Lageänderung
komplex. [1] Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit, den physiologischen Zustand einzelner Lungenbereiche
in die Planung miteinzubeziehen. So soll die Bestrahlung bestenfalls durch bereits geschädigte
anstatt gesunder Lungenareale appliziert werden, um die Lungenfunktion zu erhalten.
Für diesen Zweck kann ein Ventilations CT durchgeführt werden. Hierbei werden CT Aufnahmen von
verschiedenen Atemzuständen angefertigt. Aus Unterschieden in den aufeinander registrierten Atemzust
änden können Lungenbereiche identiziert werden, die vergleichsweise schwach durchlüftet und somit
wenig relevant für die Lungenleistung sind.
Aufgrund der Elastizität der Lunge gestaltet sich die Registrierung jedoch als schwierig. Auÿerdem
existiert noch kein Goldstandard für die Evaluierung verschiedener Lungenregistrierungsmethoden. [2]
Ziel dieser Arbeit ist es, systematische Unterschiede verschiedener Registrierer herauszuarbeiten. Dazu
sind folgende Aufgaben vorgesehen:
ˆ Literaturrecherche über verschiedene Verfahren der Lungenregistrierung und Stand der Technik
ˆ Sammlung und Strukturierung von Patientenscans anhand diverser Eigenschaften wie z.B. Pathologien
ˆ Entwicklung von geeigneten Qualitätskriterien
ˆ Durchführung der Registrierung mittels unterschiedlicher Verfahren
ˆ Analyse der Ergebnisse
ˆ (Evaluierung methodischer Verbesserung von Registrierern)
Literatur
[1] Sean Brown, Kathryn Banll, Marianne C. Aznar, Philip Whitehurst, and Corinne Faivre Finn.
The evolving role of radiotherapy in non-small cell lung cancer. The British Journal of Radiology,
92(1104):20190524, December 2019.
[2] K. Murphy, B. van Ginneken, J. M. Reinhardt, S. Kabus, Kai Ding, Xiang Deng, Kunlin Cao,
Kaifang Du, G. E. Christensen, V. Garcia, T. Vercauteren, N. Ayache, O. Commowick, G. Malandain,
B. Glocker, N. Paragios, N. Navab, V. Gorbunova, J. Sporring, M. de Bruijne, Xiao Han,
M. P. Heinrich, J. A. Schnabel, M. Jenkinson, C. Lorenz, M. Modat, J. R. McClelland, S. Ourselin,
S. E. A. Muenzing, M. A. Viergever, Dante De Nigris, D. L. Collins, T. Arbel, M. Peroni, Rui Li,
G. C. Sharp, A. Schmidt-Richberg, J. Ehrhardt, R. Werner, D. Smeets, D. Loeckx, Gang Song,
N. Tustison, B. Avants, J. C. Gee, M. Staring, S. Klein, B. C. Stoel, M. Urschler, M. Werlberger,
J. Vandemeulebroucke, S. Rit, D. Sarrut, and J. P. W. Pluim. Evaluation of Registration
Methods on Thoracic CT: The EMPIRE10 Challenge. IEEE Transactions on Medical Imaging,
30(11):19011920, November 2011.