Automatische Segmentierung und Analyse von Blutgefäßen

Angiogenese, die Bildung neuer Blutgefäße durch Aussprossung aus einem bestehenden Gefäßnetz, ist ein wichtiges Phänomen, dem verschiedene physiologische und pathologische Bedingungen zugrunde liegen. Fortschritte in der Erforschung der grundlegenden Mechanismen dieser Art der Gefäßbildung scheinen große Bedeutung in der Krebsforschung und -therapie zu haben. Das Dottersackgefäßsystem von befruchteten und bebrüteten Hühnereiern wird als { em in vivo} Untersuchungsmodell genutzt und das angiogene Wachstum durch die automatische Berechnung der Länge und der Durchmesser der Gefäße sowie der mittleren Strecke zwischen Gefäßverzweigungen untersucht. Aus diesem Grund sollte ein interaktiver Ansatz entwickelt werden, der Gefäßdetektions- und -analysemethoden enthält. Es wurden verschiedene Glättungsoperatoren und Segmentierungsverfahren erarbeitet und an einer ausgewählten Stichprobe getestet, um die für diese Art Bilder am besten geeignete Methode zu finden. Analysedaten wie die gesamte Gefäßlänge, der mittlere Gefäßdurchmesser und der mittlere Abstand zwischen je zwei Gefäßverzweigungen können dann aus den binarisierten Bildern berechnet werden. Um die lokalen Kontrastparameter, die die Klassifikation der Wasserscheidenregionen in Gefäß- und Hintergrundregionen bestimmen, durch den Anwender einstellen zu lassen, wurde eine grafische Benutzerschnittstelle entworfen und implementiert. Zusätzlich werden dem Anwender verschiedene interaktive Korrekturmöglichkeiten angeboten, um typische Klassifikationsfehler zu beseitigen. Damit kann das Gefäßsystem nahezu perfekt detektiert werden. Mit diesem Gefäßerkennungssystem wurden Bilder von verschieden behandelten Fallgruppen ausgewertet. Anhand der Analysedaten Gefäßlänge, mittlerer Durchmesser und mittlerer Abstand zwischen zwei Gefäßverzweigungen konnte verstärktes angiogenetisches Wachstum bei einer Behandlungsgruppe gegenüber einer Kontrollgruppe nachgewiesen werden.