Wissensbasierte Bildanalyse in der Diagnostik von Knochenprozessen

Dieses Buch befasst sich mit dem Problembereich der wissensbasierten, rechnergestützten Bildanalyse. Die dargestellten Anwendungsfelder sind Bilder oder Bildfolgen der klinischen Radiologie. Es wird sowohl die rechnergestützte Bildanalyse beschrieben als auch eine spezielle Anwendung in der medizinischen Diagnostik. Es wird gezeigt, wie medizinisches Expertenwissen in algorithmischer Form darstellbar ist und in einem omatischen Analysesystem zur Ableitung einer diagnostischen Interpretation von digital vorliegenden Bildern genutzt werden kann. Das Buch leistet einen Beitrag dazu, die Röntgendiagnostik durch ein neuartiges Verfahren zu ergänzen, das bei relativ seltenen Veränderungen des skelettalen Systems eine rechnerunterstützte Bewertung des vorliegenden Bildmaterials liefert. Zunächst werden grundlegende Bildverarbeitungsmethoden zur Extraktion von elementaren Bildbestandteilen referiert. Anschließend werden Wissensrepräsentationsmethoden vorgestellt, mit deren Hilfe das zur Interpretation des Bildes verwendete Wissen dargestellt wird. Auf dieser Basis wird dann ein bereits realisiertes wissensbasiertes Bilddeutungssystem zur Analyse von Röntgenübersichtsaufnahmen von Läsionen des skelettalen Systems beschrieben. Zweckbestimmung ist der Einsatz am klinischen Befundungsplatz des Radiologen sowie in der Ausbildung. Mit diesem System wird dem Mediziner im Diagnoseprozess eine zusätzliche Informationsquelle quantitativer Art angeboten. Mit der modernen Datenverarbeitung ist auch eine rechnergestützte Bildinterpretation in greifbare Nähe gerückt. Frühere Ansätze omatischer Auswertungen von einfachen medizinischen Untersuchungen wie etwa dem EKG verliefen bereits erfolgreich. Wesentlich komplexer ist jedoch die Interpretation und die Auswertung von Röntgenbildern. Dies erklärt sich durch die enorme Datenmenge eines Röntgenbildes per se, die Vielfalt des Erscheinungsbildes der verschiedenen Erkrankungen und die Tatsache, dass es sich beim Röntgenbild um eine Superpositionsaufnahme verschiedener Strukturen handelt. In diesem Buch wird eine Übersicht der in dem neuartigen Forschungsgebiet der omatischen Bildanalyse einsetzbaren Methoden gegeben. Bei diesem Teilgebiet der Künstlichen Intelligenz geht es darum, Mengen von Bildpunkten zu Objekten zusammenzufassen, deren Bedeutung an anderer Stelle festgelegt oder dem Menschen bekannt ist. Das setzt natürlich einen Erwartungshorizont in Form einer Klasse prinzipiell zugelassener Objekte voraus. Ohne weitere Zusatzeinschränkungen ist diese Aufgabe bei realen Bildern jedoch aus Komplexitätsgründen praktisch unlösbar. Gegebene Zusatzinformationen schränken die Kombination zugelassener Objekte untereinander jedoch derartig ein, dass doch noch Lösungen möglich sind. Das Buch wendet sich vorwiegend an die in der Ausbildung stehenden Medizininformatiker. Es ist aber auch für Mediziner gedacht, die sich für die Nutzung von Methoden der Informatik im Diagnoseprozess interessieren. Das Ansprechen dieser interdisziplinären Zielgruppe führt dabei zu einer Erweiterung der Leserperspektive und einer Vertiefung der Einblicke in dieses Wissensgebiet.