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Optimierung und klinische Evaluation einer intelligenten Atlas-basierten semiautomatischen Zielvolumendefinition am Beispiel von Kopf-Hals-Tumoren
Ziel dieser Arbeit war es in ständiger Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Informatik der Rhein-Main-Hochschule eine Methode zur (semi-)automatischen Zielvolumendefinition am Beispiel von Kopf-Hals-Karzinomen, im speziellen für das CTV3 des Larynxkarzinoms, zu optimieren und die klinische Anwendba...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2011
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Ziel dieser Arbeit war es in ständiger Zusammenarbeit mit dem Fachbereich
Informatik der Rhein-Main-Hochschule eine Methode zur (semi-)automatischen
Zielvolumendefinition am Beispiel von Kopf-Hals-Karzinomen, im speziellen für
das CTV3 des Larynxkarzinoms, zu optimieren und die klinische Anwendbarkeit
zu evaluieren. Die entwickelte Methode basiert auf Bildung eines Atlases aus
einem Zielvolumen- und einem Landmarkenmodell aus n-CT-Datensätzen.
Dieses approximierte Atlasvolumen kann dann mittels einer affinen
Transformation auf einen individuellen Patientendatensatz, in welchem
definierte Landmarken durch den Anwender eingezeichnet sind, übertragen
werden. Die Landmarken stellen charakteristische gut reproduzierbare
anatomische Strukturen, welche die individuelle Anatomie des Patienten
repräsentieren, dar.
Zunächst wurden 10 CT-Datensätze von Patienten mit HNO-Tumoren
ausgewählt. In diese wurde jeweils ein zuvor definiertes Referenzzielvolumen
und sog. Landmarken, die auf verschiedenen Ebenen des Zielvolumens
festgelegt wurden, eingezeichnet. Anschließend wurde daraus ein
Zielvolumenatlas generiert.
Der Similarity Index, welcher die Übereinstimmung zweier Volumina in Prozent
quantifiziert, wird zum Vergleich zweier unterschiedlicher Volumina angewandt.
Die ursprünglich definierten 16 Landmarken wurden mittels systematischer
Reduktionsverfahren und klinischer Beurteilung verbessert. Hierbei konnte der
Similarity Index von 73% bei den 16 Landmarken auf 77 % bei den neuen 13
optimierten Landmarken erhöht werden.
Zur Evaluation der klinischen Anwendbarkeit der (semi-)automatischen
Zielvolumendefinition konturierten 5 Ärzte, welche erfahren in der Konturierung
von Zielvolumina der Kopf-Hals-Region sind, in zwei unterschiedlichen CTDatensätzen
manuell das Zielvolumen für das Larynxkarzinom im N2b-Stadium.
Zudem zeichneten sie die optimierten Landmarken in diese 2 CT-Datensätze
und generierten anschließend automatisch mittels des Atlases ein Zielvolumen.
Das automatisch generierte Volumen wurde dann von dem jeweiligen Einzeichner gesichtet und manuell angepasst, so dass ein semiautomatisch
erstelltes Zielvolumen resultierte.
Hierbei zeigte sich jeweils im Vergleich zum Referenzvolumen bei der
manuellen Konturierung ein Similarity Index von durchschnittlich 76%, bei der
automatischen von 74% und bei der semiautomatischen Zielvolumenerzeugung
von 79%. Die Dauer für die Zielvolumengenerierung betrug bei der manuellen
Methode im Durchschnitt 28,7 Minuten, bei der automatischen 2,4 Minuten und
bei der semiautomatischen 13,8 Minuten. Es konnte also eine Zeitersparnis von
etwa 52% bei der semiautomatischen sowie von etwa 91% bei der
automatischen Konturierung im Vergleich zur manuellen erreicht werden.
Bei Vergleich der Zielvolumina innerhalb der einzeichnenden Personen
schwanken die Similarity Indices bei der manuellen Einzeichnung zwischen
64% und 80 % und bei der semiautomatischen zwischen 73% und 83%. Dies
zeigt, dass sich die Interobservervariabilität durch Anwendung der
semiautomatischen Methode verringert.
Zusammenfassend wurde gezeigt, dass eine atlas-basierte halbautomatische
Zielvolumendefinition im HNO-Bereich klinisch anwendbar ist und die Vorteile
der Zeitersparnis und der verringerten Interobservervariabilität vereinigt. |
|---|---|
| DOI: | 10.17192/z2011.0247 |