Unsicherheit in der medizinischen Visualisierung: Modellierung, visuelle Kodierung und interaktive Analyse

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Beschreibung

Visualisierungsmethoden sind zu einem integralen Teil der klinischen Routine geworden, die medizinische Diagnose, medizinische Behandlungsplanung und intraoperative Assistenz unterstützen. Die medizinischen Visualisierungen werden unter gewissen Annahmen generiert, die den medizinischen Experten üblicherweise nicht bewusst gemacht werden und die in möglichen Abweichungen des gezeigten Bildes von den tatsächlichen Gegebenheiten resultieren können. Daher fassen die medizinischen Experten die Visualisierung als wahres Bild auf und interpretieren es als solches. Entscheidungen werden zumindest teilweise anhand dessen getroffen. Die medizinische Visualisierungspipeline, die vom eigentlichen Bildgebungsschritt über Registrierungs- und Segmentierungsaufgaben bis hin zum schließlichen Renderingschritt reicht, enthält jedoch zahlreiche potenzielle Fehlerquellen. Um einen fundierteren Entscheidungsprozess zu begünstigen, muss der Einfluss solcher Fehlerwahrscheinlichkeiten quantitativ erfasst und dem medizinischen Experten visuell übermittelt werden. Dies ist die Aufgabe der Unsicherheitsvisualisierung. Hier schlagen wir ein rigoroses Modellieren der auftretenden Unsicherheiten und die Entwicklung von Methoden zu ihrer visuellen Kodierung vor. Kontrollierte Studien sind durchzuführen, um die vorgeschlagenen Methoden zu validieren und zu vergleichen. Basierend auf diesen Studien werden interaktive visuelle Analysesysteme zur unsicherheitsbewussten Entscheidungsfindung vorgeschlagen. Die resultierenden Visualisierungssysteme werden innerhalb drei exemplarischer medizinischer Anwendungen eingesetzt, bei denen Visualisierung eine entscheidende Rolle spielt.