CeVis
  1. Center of Complex Systems and Visualization
  2. Lehre
  3. Oberseminar

In dem regelmäßig stattfindenden Oberseminar tragen Gäste aus aller Welt über Forschungsarbeiten zu Themen vor, die mit der Arbeit von CeVis und MeVis in Verbindung stehen, und Mitarbeiter von CeVis und MeVis präsentieren ihre neusten Ergebnisse.

Program for the Winter-Semester 2008-2009

08.10.2008, 11:00
Phase Based Level Set Segmentation of Blood Vessels
Date: 08.10.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: M.Sc. Gunnar Läthén
Linköping University, Sweden

Phase Based Level Set Segmentation of Blood Vessels

Gunnar Läthén is a PhD student at Linköping University working on segmentation problems in medical imaging. His latest focus has been on blood vessel segmentation using level set methods. This talk will present a paper recently accepted at ICPR 2008. The basic idea behind this work is to detect vessel structures as lines and edges across multiple scales using quadrature filters, and use this information to drive deforming contours. The talk will include an introduction to the theory and implementation of level set methods.

M.Sc. Gunnar Läthén , Linköping University, Sweden
28.10.2008, 15:00
The Chaos Game Algorithm, Statistical Mechanics, and Billingsley’s Dimension
Prof. Dr. G. S. Goodman , University of Florence, Italy
29.10.2008, 11:00
Fully Automated Detection of the Femoral Head in 2D Fluoroscopy Images.
Date: 29.10.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Lei Wang
MeVis Research

Fully Automated Detection of the Femoral Head in 2D Fluoroscopy Images.

In the context of a project with Stryker, a fully automated detection of the femoral head in 2D fluoroscopy images is required. The objective of this project is to detect a circle appropriately which can cover the femoral head as accurately as possible with an intended detection rate at least above 95%. This talk will include a brief introduction of this project and present the latest detection framework as well as an evaluation of its performance. Several aspects will be highlighted including the introduction of Gabor filter, Gabor filter based edge detection, algorithm for circular center detection and radius estimation. This work might be interesting for those working on circular shape object detection. At the end of this talk the obstructive points needed to be solved to fulfill the high demand of detection rate and quality will be addressed and discussed.

Lei Wang , MeVis Research
05.11.2008, 11:00
Computerunterstütze Exploration und Risikobewertung von zerebralen Aneurysmen.
Date: 05.11.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Rocco Gasteiger
Universität Magdeburg

Computerunterstütze Exploration und Risikobewertung von zerebralen Aneurysmen.

Gefäßauswölbungen aufgrund einer Schwächung der Gefäßwand, sog.Aneurysmen, stellen eine ernsthafte Erkrankung dar. Reißt ein solches Aneurysma, führt die darauf folgende Blutung häufig zu einem Hirninfarkt. Derartige Rupturen können spontan und ohne Vorwarnung auftreten. Da die Behandlung das Risiko einer unbeabsichtigt ausgelösten Ruptur birgt, ist die Risikobewertung ein wichtiger Bestandteil der Aneurysmen-Diagnostik. In dem Vortrag werden zwei Hauptaspekte diskutiert. Zum einen das Aufzeigen morphologischer Indikatoren (Parameter), wie Aneurysmahals, -länge, -durchmesser, welche für die Diagnose sowie Risikobewertung eine wichtige Rolle spielen. Zum anderen die Generierung einer 3D Rekonstruktion des Aneurysmas mit dessen Ein-und Ausströmungsbereichen. Letzteres gilt als Ausgangspunkt für CFD-Simulationen, um den Blutfluss im Aneurysma zu modellieren sowie dessen Einfluss zu untersuchen.

Rocco Gasteiger , Universität Magdeburg
05.11.2008, 11:30
Visualisierungs- und Interaktionstechniken für Strömungsdaten in zerebralen Aneurysmen
Date: 05.11.2008
Time: 11:30:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Mathias Neugebauer
Universität Magdeburg

Visualisierungs- und Interaktionstechniken für Strömungsdaten in zerebralen Aneurysmen

Zerebrale Aneurysmen sind meist in eine komplexe Gefäßanatomie eingebettet. Erschwert dieser Umstand, wenn ebenfalls komplexe Strömungsdaten in die Anatomie kombiniert dargestellt werden sollen. Für einen Mediziner angemessene Überblicks- und Hervorhebungstechniken sind daher von hohem Interesse, damit dieser sinnvolle Erkenntnisse aus den Daten gewinnen kann. Dazu gehören auch Interaktionstechniken, wo der Mediziner auf einfache Weise die Daten explorieren und interpretieren kann. Ein erster Schritt zum Erreichen dieses Zieles stellt eine Overview-Visualisierung von wandnahen, skalaren Werte dar. In diesem Vortrag werden dazu Anforderungen diskutiert und eine mögliche Lösung vorgestellt: die Aneurysm-Flatmap.

Mathias Neugebauer , Universität Magdeburg
05.11.2008, 14:00
Entwicklung von Transferfunktionen zur Hervorhebung der koronaren Gefäßwand
Date: 05.11.2008
Time: 14:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Sylvia Glaßer
Universität Magdeburg

Entwicklung von Transferfunktionen zur Hervorhebung der koronaren Gefäßwand

Basierend auf MSCT-Datensätzen ist eine Evaluierung der Koronararterien zur Diagnostik der koronaren Herzkrankheit möglich. Diese Evaluierung kann durch spezielle Darstellungen unter Verwendung angepasster Transferfunktionen (TF) verbessert werden.
Die Datensatz-abhängige Anpassung ist notwendig, da bei der Akquirierung der Herz-Datensätze ein intravenös verabreichtes Kontrastmittel zu einer variierenden Anhebung der Dichtewerte des Blutes führt.
Der Vortrag stellt Methoden vor, mit denen spezifische Parameter der Datensätze berechnet werden können. Diese Parameter dienen als Grundlage zur TF-Spezifikation. Die so erzeugten TFs ermöglichen eine einheitliche Darstellung der Datensätze und werden in die 2D und 3D Ansichten der Koronararterien integriert.

Sylvia Glaßer , Universität Magdeburg
05.11.2008, 14:30
Renderingeffekte für die Medizinische Visualisierung am Beispiel von Volumenrendering und Schnitten polygonaler Objekte.
Date: 05.11.2008
Time: 14:30:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Christoph Kubisch
Universität Magdeburg

Renderingeffekte für die Medizinische Visualisierung am Beispiel von Volumenrendering und Schnitten polygonaler Objekte.

Für komplizierte endoskopische Operationstechniken im Bereich der Nasennebenhöhlen (NNH) ist eine sorgfältige Planung des Eingriffs notwendig. Um sich an diese erschwerten Bedingungen zu gewöhnen oder den Patienten über die Krankheit und Therapie aufzuklären, bieten Systeme zur virtuellen Endoskopie die Möglichkeit, die individuelle Anatomie des Patienten ohne Einschränkung zu erkunden. In diesem Beitrag wird in neuartiges System vorgestellt, das, basierend auf GPU-Raycasting, den gängigen Funktionsumfang virtueller Endoskopie Systeme bietet, mit besonderem Fokus auf eine dem Realismus angenäherte Darstellung. Das System und das Konzept des Renderers wird kurz vorgestellt.

In einem anderen Themengebiet wird eine aktuelle Arbeit zur Erzeugung von illustrativen Schnittgrafiken gezeigt. Bei der Segmentierung von verschiedenen Strukturen kann es zu Überlappungen und vollständigen Einschlüssen anderer polygonaler Objekte kommen. Die vorgestellte Technik kann auch hierbei interaktiv polygonale Objekte pixelgenau schneiden und ansprechende Intersektionsflächen erzeugt. Desweiteren können zusätzliche Beleuchtungseffekte die Tiefenwahrnehmung verbessern.


Christoph Kubisch , Universität Magdeburg
13.11.2008, 11:00
Time-of-Flight Cameras Conquer The Operation Room - Challenges And Limitations
Date: 13.11.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Jochen Penne
Universität Erlangen-Nürnberg

Time-of-Flight Cameras Conquer The Operation Room - Challenges And Limitations

Time-of-Flight (ToF) cameras enable the marker-less real-time capable acquisition of 3D information in the sub-centimeter range at constant lateral resolution. The ToF working group at the Chair of Pattern Recognition addresses the applicability of ToF cameras in the operation room. On one hand this means the technical possibilities and limitations to install a ToF camera in an operation room with respect to a successful accomplishment of the ToF measurement principle; on the other hand this means the development of appropriate preprocessing steps and definition of suitable application scenarios, i.e. applications where the utilization of ToF cameras really provides a benefit.

This talk will inform about current research activities at the Chair of Pattern Recognition (Edge-preserving distance data filtering, amplitude value normalization, ToF-based respiratory motion detection, ToF-based patient positioning) which focus on the utilization of ToF cameras in the operation room.


Jochen Penne , Universität Erlangen-Nürnberg
13.11.2008, 11:30
Robust Real-Time Gesture-Based Navigation
Date: 13.11.2008
Time: 11:30:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Stefan Soutschek
Universität Erlangen-Nürnberg

Robust Real-Time Gesture-Based Navigation

With the new technology of ToF cameras which offer direct 3D information of the scene, it is possible to set up a robust gesture-based human-machine interface (HMI) for the exploration and navigation through 3D volumes, e.g. medical datasets.

The whole processing chain of such a HMI consists of coarse segmentation, fine segmentation, feature extraction, gesture classification and interpretation of the classification result for the final action that is executed. Nearly all of this steps benefit from the additional 3D data from the ToF camera.

In our system simple actions like moving a cursor, selecting points, span a volume of interest, rotation, translation and a reset are available. But also more complex functionalities are available like the distance calculation between two selected points in 3D or a direct zoom to a volume of interest after it is spanned. Compared to a standard device like a computer mouse, this gesture-based navigation also extends the possible working domain from 2D to 3D. In contrast to the computer mouse this system enables an user to make use of the third dimension by simply moving the hand towards or away from the camera. In this system these movements are used for example to provide a rotation around all three image axes.


Stefan Soutschek , Universität Erlangen-Nürnberg
26.11.2008, 11:00
Intraoperative Verwendung von onkologischen Planungsdaten in der Leberchirurgie: Aktuelle Lösungen und Herausforderungen
Date: 26.11.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Christian Hansen
MeVis Research

Intraoperative Verwendung von onkologischen Planungsdaten in der Leberchirurgie: Aktuelle Lösungen und Herausforderungen

Für onkologische Leberinterventionen sind Resektion und RF-Ablation aktuelle Therapieoptionen mit kurativem Anspruch. Der Erfolg für den Patienten hängt hierbei maßgeblich davon ab, ob die prä-interventionelle Planung präzise umgesetzt wird und der Tumor vollständig entfernt werden kann. Mit einer kombinierten Visualisierung von Planungsdaten und interventionellen Bilddaten wird das Ziel einer verbesserten Instrumenten-Navigation für Leberinterventionen verfolgt. Heutige Planungssoftware erlaubt es Änderungen im Operationsverlauf in die prä-operativ geplante Resektionsstrategie einzubeziehen, z.B. durch die Adaption von Risikoanalysen oder die Modifikation von Resektionsflächen. In dem Vortrag sollen aktuelle Arbeiten aus dem BMBF-Projekt FUSION vorgestellt und zukünftige Herausforderungen diskutiert werden.

Christian Hansen , MeVis Research
03.12.2008, 11:00
Parameter Identifikation in der Radio-Frequenz Ablation
Date: 03.12.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Hanne Tiesler
ZeTeM, CeVis Universität Bremen

Parameter Identifikation in der Radio-Frequenz Ablation

Die Simulation der Radio-Frequenz Ablation hängt von verschiedenen Gewebeparametern ab, da diese einen großen Einfluss auf die Modellierung der Wärmeausbreitung im Gewebe haben. Dazu gehören unter anderem die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit. Das Problem ist, dass die Werte dieser Parameter nur annähernd bekannt sind und zudem sowohl inter-individuell als auch intra-individuell variieren. Um diese Unsicherheiten in das Modell mit einbeziehen zu können, sollen die Parameter mithilfe gemessener Temperaturverteilungen identifiziert werden. Dabei sollen die unbekannten Parameter durch Anpassen der berechneten Temperatur an die gemessene, bestimmt werden. Dies führt auf ein Optimierungsproblem mit partiellen Differentialgleichungen.

Der Vortrag soll einen Einblick in die bisherigen Arbeitsschritte und Ergebnisse liefern.


Hanne Tiesler , ZeTeM, CeVis Universität Bremen
10.12.2008, 11:00
Pressure Difference Mapping
Jelena Bock , Medizinphysik, Universität Freiburg
07.01.2009, 11:00
Microwave Tomography for Breast Cancer Detection
Date: 07.01.2009
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Dr. Elmar Schreiber
MeVis Research

Microwave Tomography for Breast Cancer Detection

Microwave imaging for medical applications has been of interest for many years. The obtained microwave images are maps of the electrical property distributions in the human body. The electrical properties of various tissues are related to their physiological state. In particular, the properties change significantly with the concentration of water in the tissue under study. Changes in electrical properties may be caused by disease. There is some evidence of changes in the properties of cancerous tissues when compared to normal tissue. Cancer detection with microwave tomography is based on this contrast in electrical properties. Recently, a number of studies rather successfully dealt with microwave imaging and tomography for breast cancer detection. An overview is presented of:
  • the mechanism of microwave interaction with human tissue,
  • the principles of microwave imaging and tomography and,
  • the results from large scale field studies.

Dr. Elmar Schreiber , MeVis Research
09.01.2009, 11:00
3D Breast Ultrasound -- Computer-Assisted Lesion Characterization
Date: 09.01.2009
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Osama Shahin
Unibersity of Lübeck, MeVis Research

3D Breast Ultrasound -- Computer-Assisted Lesion Characterization

The presentation will cover the following topics:
  • The general concept of 3D breast ultrasound.
  • How the level set method is used to segment the lesions.
  • What kind of features are of interest to discriminate between malignant and benign lesions.
  • The method used to extract each feature.
  • A linear discriminant analysis using the extracted features.

Osama Shahin , Unibersity of Lübeck, MeVis Research
14.01.2009, 11:00
Virtual Colonoscopy
Date: 14.01.2009
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Andreas Beck
MeVis Medical Solutions

Virtual Colonoscopy

Colorectal cancer is a major cause of death in western countries with around one Million new cases worldwide per year, 60 000 in Germany. Despite good treatment options and slow tumor growth rate it has a high rate of mortality, as it is often detected way too late.

Virtual Colonoscopy provides an alternative examination method for patients who can not or do not want to undergo conventional endoscopic colonoscopy. It works by taking a 3D computer tomography image set of the patient which is then evaluated for early warning signs of possible future colorectal cancer.

This is done using various methods, including electronically reconstructing endoscopic images, generating virtual dissections and automatically detecting suspicious structures.

The talk includes a software demonstration of a VC workstation.


Andreas Beck , MeVis Medical Solutions
29.01.2009, 11:00
Ein neuer Weg zur Registrierung - der Discretize-then-Optimize-Ansatz
Date: 29.01.2009
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Dr. Nils Papenberg
SAFIR, University of Lübeck

Ein neuer Weg zur Registrierung - der Discretize-then-Optimize-Ansatz

Variationelle Methoden zur Bildregistrierung sind seit vielen Jahren etabliert und erfolgreich. Bisherige Verfahren basierten auf der Herleitung, Diskretisierung und Lösung der dazugehörigen Euler-Lagrange-Gleichungen. Wir stellen im Vortrag einen (in diesem Bereich) neuen Ansatz vor, das "First Discretize then Optimize"-Paradigma. Dabei gehen wir auf spezielle Diskretisierungstechniken ein und zeigen wie sich durch das Anwenden Newton-artiger Optimierungsverfahren effiziente Registrierungsalgorithmen herleiten lassen. Weiterhin präsentieren wir an mehreren Beispielen, wie zusätzliche Bedingungen an die gesuchte Transformation formuliert und integriert werden können. Abschließend diskutieren wir die Vorteile des neuen Ansatzes.

Dr. Nils Papenberg , SAFIR, University of Lübeck
04.02.2009, 11:00
Terahertz-Imaging in Medicine
Date: 04.02.2009
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Dr. Elmar Schreiber
Fraunhofer MEVIS

Terahertz-Imaging in Medicine

The terahertz (1THz = 1012Hz) frequency range lies between the infrared and microwave regions of the electromagnetic spectrum and corresponds to wavelengths from millimeters to microns (10-6m). The associated low energies of terahertz radiation (T-rays) interact with low-frequency motions in molecular systems. In particular, T-rays are highly sensitive to water concentration as evident in the properties of soft tissues. T-rays are non-ionizing and not highly scattered in tissues, thus making it attractive for use in biomedical applications.

Terahertz imaging seems -due to the high water sensitivity- to have an inbuilt marker for detecting cancer at a very early stage. Besides this, detecting cancerous growth in various parts of the body becomes “easy” by employing THz-techniques. One among the most common forms of cancer detected by terahertz is the most prevalent form of skin cancer known as the basal cell carcinoma. The others include breast cancer and gastrointestinal (liver, colon) cancer. Further medical sectors where terahertz finds a scope is in dentistry and burnt tissue observation.

After a brief introduction to THz properties and characteristics an overview of THz imaging in medicine, mostly of cancerous tissue, is given.

Dr. Elmar Schreiber , Fraunhofer MEVIS
02.03.2009, 11:00
Endoskopische Laserneurochirugie
Date: 02.03.2009
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Dr. Achim Lenenbach
Fraunhofer ILT, Aachen

Endoskopische Laserneurochirugie

In der Neurochirurgie sind Präzision und Operationssicherheit entscheidend für den Therapieerfolg. Daher ist diese klinische Disziplin traditionell ein wichtiger Impulsgeber für neue Entwicklungen in der mikrochirurgischen Gerätetechnik. Die Mikrosystem- und Lasertechnik eröffnen durch ihre Möglichkeiten zur Miniaturisierung und zum berührungsfreien Bearbeiten sowie Analysieren von Gewebe neuartige technologische Ansätze für neurochirurgische Interventionen. Am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik wurde in Kooperation mit der Neurochirurgischen Klinik des Universitätsklinikums Aachen und Partnern aus der Industrie ein multifunktionales Laserendoskop entwickelt, mit dem durch die Anwendung von Laserstrahlung mikrochirurgische Eingriffe im Gehirn zur Therapie von Tumorerkrankungen, dem Verschluss von Blutgefäßen oder der Perforation von Membranen des Ventrikelsystems zur Wiederherstellung des Liquorabflusses bei Hydrozephalus durchgeführt werden können. Neben einem Highpower-Pikosekundenlaser für den nicht thermischen Gewebeabtrag besitzt das multifunktionale Laserendoskop eine interferometrische Online-Messtechnik zur Detektion von Blutgefäßen, eine fluoreszenzbasierte Tumordiagnostik sowie ein Laserkoagulationssystem zum Verschließen von Blutgefäßen. Die therapeutischen und diagnostischen Subsysteme wurden in geeigneten In-vitro-Modellen sowie im Falle des Koagulationsmoduls in vivo getestet. Bei der Validierung der Subsysteme wurden Laserparameter für eine zuverlässige und reproduzierbare Laserkoagulation von Gefäßen gefunden, die Laserablation zeigte keine thermischen Schädigungen des randständigen Gewebes und wird zur Zeit im Hinblick auf die Ablationseffizienz weiterentwickelt. Die Untersuchungen zur Erkennung von Blutgefäßen und Tumorzellen erbrachten die für den diagnostischen Einsatz erforderliche Empfindlichkeit. Allerdings ist die Erkennung von Gefäßen durch die Lichtabsorption in Gewebe auf oberflächennahe Blutgefäße beschränkt.

Dr. Achim Lenenbach , Fraunhofer ILT, Aachen

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