Titelaufnahme

Titel
Registrierung und Fusion von MSCT-Daten und 3D-Oberflächenscans
Weitere Titel
Registration and fusion of MSCT data and 3D surface scans
AutorInnenSonnberger, Anna
GutachterGuevara Rojas, Godoberto
Erschienen2018
Datum der AbgabeOktober 2018
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)3D-Oberflächen Bildgebung / dreidimensional / Registrierung / Fusion
Schlagwörter (EN)3D surface-imaging / three-dimensional / registration / fusion
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Ziel: Die Kombination von CT-Datensätzen und 3D-Oberflächenscans kann in der Praxis bei der Planung und Evaluation einer Behandlung, oder bei der Kommunikation mit dem Patienten hilfreich sein und wird in den letzten Jahren vermehrt eingesetzt. Diese Arbeit soll den Ablauf der Registrierung und Fusion zu beschreiben, die Unterschiede zwischen Oberflächenscans und aus CT-Daten generierten Oberflächen evaluieren sowie Landmarks definieren, die für die Registrierung geeignet sind.

Methode: Oberflächenscans von zwei Röntgenphantomen der FH Campus Wien wurden mit dem Oberflächen-Scanner Artec Eva (Artec Group, Luxemburg) erstellt. Aus den CT- Datensätzen der Phantome wurden mit Mimics Research® 19.0 (Materialise®, Leuven, Belgium) ebenfalls Oberflächen generiert. Die Abweichungen der Oberflächen wurden mit 3-matic Research® 11.0 (Materialise®, Leuven, Belgium) evaluiert. 18 Landmarks wurden auf die Oberflächen gesetzt. Die Reproduzierbarkeit wurde anhand der Distanz wiederholter Messungen und der Summe der Varianz nach einem Procrustes Fit berechnet.

Außerdem wurden Informationen zum Thema anhand aktueller Literatur recherchiert. Fachartikel wurden über die Suchmaschinen PubMed und ScienceDirect gesucht, sowie Fachbücher in den Bibliotheken der FH Campus Wien und Medizinischen Universität Wien.

Ergebnisse: Die Abweichungen der Oberflächen sind minimal. Sieben der acht Oberflächenvergleiche weisen eine mittlere Abweichung von 0,1 - 0,2mm auf. Eine Oberfläche hatte eine mittlere Abweichung von 0,47mm. Bei beiden Maßen für die Reproduzierbarkeit der Landmarks (Distanz und Varianz) hat Nasion (n) die schlechtesten Werte. Landmarks im Mundbereich haben eine gute bis sehr gute Reproduzierbarkeit.

Diskussion: Die Registrierung mittels ICP-Algorithmus ergibt genauere Ergebnisse, als eine manuelle Registrierung durch Landmarks. Der Vergleich der registrierten Oberflächen zeigt, dass die beiden Modalitäten vergleichbare Ergebnisse bezüglich der Oberflächenanalyse darstellen und dadurch gut kombiniert werden können. Im Zuge einer Behandlung können jene Aufnahmen, die nur für die Analyse der Oberfläche dienen, nur mit dem Oberflächenscanner erstellt werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Aim: The combination of CT-data sets and 3D-surface scans can be useful for planning and evaluation of a treatment, as well as in patient communication. This has become more prevalent in recent years. This thesis describes the process of registration and fusion of datasets. It further evaluates the differences between scanned and CT-generated surfaces and defines landmarks, that are suitable for registration.

Methods: Surface scans of two X-ray phantoms of the FH Campus Wien were created with the surface scanner Artec Eva (Artec Group, Luxembourg). CT-data sets of the same phantoms were used to generate surfaces using Mimics Research® 19.0 (Materialize®, Leuven, Belgium). The deviations of those surfaces are evaluated with 3-matic Research® 11.0 (Materialise®, Leuven, Belgium). The reproducibility of 18 landmarks was determined by the means of the distance between landmarks from repeated measurements and the sum of the variance after a Procrustes Fit. In addition, information on the subject was researched using current literature. Articles are searched through the search engines PubMed and ScienceDirect, as well as books in the libraries of the FH Campus Wien and the Medical University of Vienna.

Results: The deviations of the surfaces are minimal. Seven surface comparisons show a mean deviation of 0.1-0.2mm, one had a mean deviation of 0.47mm. Nasion (n) has the worst values for both measurements for the reproducibility of the landmarks (distance and variance). Landmarks in the mouth area have good to very good reproducibility.

Discussion: Registration using the ICP-algorithm gives more accurate results than manual registration using only landmarks. The comparison of the registered surfaces shows that the two methods generate reliable results for surface analysis and therefore may be used in combination. In the course of a treatment, those images used for the surface analysis only, can just be created with the surface scanner.