Ultrasound is a very popular, cost-effective and non-invasive medical imaging modality. If an ultrasound probe is tagged with a 3D position sensor, the acquired images can be obtained in their spatial context, a technique commonly denoted 3D Freehand Ultrasound. Combining ultrasound and a pre-operative Computed Tomography (CT) scan of the same patient can be beneficial for a number of clinical applications. The core of this thesis is the development of novel methods for fully automatic alignment (i.e. registration) of 3D Freehand Ultrasound and CT data, based on the image content and the physical properties of both modalities. Besides, new techniques have been introduced for calibration, reconstruction, simulation and visualization of such data. Two clinical applications are investigated in detail. We used a designated version of an automatic registration algorithm to integrate diagnostic ultrasound into radiation treatment planning for head and neck cancer. Different methods are applied for fusion of both diagnostic and interventional ultrasound of the abdomen with CT, in the context of treating liver and kidney metastases. While diagnostic fusion helps doctors to assess indeterminate lesions in these organs, interventional fusion using our techniques allows for advanced image-guided navigation in particular for needle biopsies and radio-frequency ablations.     «

Ultrasound is a very popular, cost-effective and non-invasive medical imaging modality. If an ultrasound probe is tagged with a 3D position sensor, the acquired images can be obtained in their spatial context, a technique commonly denoted 3D Freehand Ultrasound. Combining ultrasound and a pre-operative Computed Tomography (CT) scan of the same patient can be beneficial for a number of clinical applications. The core of this thesis is the development of novel methods for fully automatic alignmen...     »

Ultraschall ist ein weit verbreitetes, kostengünstiges und nicht-invasives bildgebendes Verfahren in der Medizin. Wird der Schallkopf mit einem 3D-Positionssensor versehen, so können die Aufnahmen in ihrem räumlichen Zusammenhang gewonnen werden, eine Technik die 3D-Freihand-Ultraschall bezeichnet wird. Für bestimmte klinische Anwendungen ist es vorteilhaft, Ultraschallaufnahmen mit prä-operativer Computertomographie (CT) desselben Patienten zu verknüpfen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Entwicklung neuartiger Methoden, die einen vollautomatischen räumlichen Abgleich (auch: Registrierung) von 3D-Freihand-Ultraschall und CT-Daten ermöglichen, basierend auf dem Bildinhalt und den physikalischen Eigenschaften beider Bildverfahren. Darüber hinaus wurden neue Methoden für Kalibrierung, Rekonstruktion, Simulation und Visualisierung solcher Daten entwickelt. Zwei klinische Anwendungsfelder werden im Detail untersucht. Ein designiertes automatisches Registrierverfahren wurde verwendet, um diagnostischen Ultraschall in die Strahlentherapieplanung von Kopf-Hals-Tumoren zu integrieren. Weitere Methoden erlauben die Fusion von sowohl diagnostischem als auch interventionellem Ultraschall des Abdomens mit CT-Aufnahmen, im Zusammenhang der Behandlung von Leber- und Nierenmetastasen. Während die Fusion in einem diagnostischen Kontext den Ärzten hilft, die Dignität suspekter Läsionen in diesen Organen genauer einzuschätzen, ermöglicht die Fusion bei der Intervention, basierend auf den vorgestellen Methoden, eine fortgeschrittene bildbasierte Navigation, insbesondere für Biopsien und Radiofrequenzablationen.     «

Ultraschall ist ein weit verbreitetes, kostengünstiges und nicht-invasives bildgebendes Verfahren in der Medizin. Wird der Schallkopf mit einem 3D-Positionssensor versehen, so können die Aufnahmen in ihrem räumlichen Zusammenhang gewonnen werden, eine Technik die 3D-Freihand-Ultraschall bezeichnet wird. Für bestimmte klinische Anwendungen ist es vorteilhaft, Ultraschallaufnahmen mit prä-operativer Computertomographie (CT) desselben Patienten zu verknüpfen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in...     »