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Bei der Durchführung klinischer Kooperationen im Bereich der Bildverarbeitung ist man derzeit oftmals mit den Auswirkungen einer gewissen „Software-Krise" konfrontiert: die wenigen verfügbaren kommerziellen Softwareumgebungen zur Realisierung anspruchsvoller Aufgaben der medizinischen Bildanalyse und -ver-arbeitung bedingen einerseits einen erheblichen finanziellen Aufwand für Lizenzgebühren und sind andererseits weitgehend proprietär konzipiert. Weiterhin haben State-Of-The-Art-Methoden in der Bildverarbeitung inzwischen einen Grad an Komplexität und Umfang erreicht, der zu hohem zeitlichen und personellen Aufwand für eigenständige Entwicklungen führt. Die Überwindung dieser „Software-Krise" ist auch eines der Hauptmotive eines aktuellen Open-Source-Projektes der National Library of Medicine (NLM), dem „Insight Segmentation and RegistrationToolkit" [Ref. 1]. ITK stellt allerdings keine schlüsselfertige Applikation zur Verfügung, mit der z.B. konkrete klinische Fragestellungen bearbeitet werden können. Es ist daher auch bei der Verwendung von ITK ein nicht unerheblicher Entwicklungs-Aufwand erforderlich. Ziel des hier vorgestellten Projektes ist daher die Entwicklung einer modularen Softwareplattform, die eine schnelle, prototypische Bearbeitung von klinischen Fragestellungen ermöglicht, Ausgangsbasis für methodische Forschung in der medizinischen Bildverarbeitung ist und deren Module für kommerzielle Anwender interessant sind. Es werden erste Erfahrungen und konkrete Ergebnisse dieses Projektes vorgestellt.

Es wird ein objektorientierter Framework mit den folgenden, für die Zielsetzung wesentlichen Eigenschaften, entwickelt:

1. Es wurde ein Mechanismus zur Trennung von Methoden und GUI vorgesehen, der es ermöglicht, die entstehenden Module vollständig unabhängig von einer konkreten GUI zu halten und sie innerhalb unserer heterogenen Umgebung unterschiedlich und austauschbar zu nutzen.

2. Entsprechend der Anforderungen sowohl aus dem klinischen, als auch aus dem wissenschaftlichen Umfeld wurden Basismodule zur I/O, zur Vorverarbeitung, zur Visualisierung und zur Segmentierung konzipiert, die elementare ITK-Methoden zugänglich machen, erweitern und verknüpfen.

Der Framework wurde innerhalb einer gemeinsamen, via CVS organisierten Entwicklungsumgebung realisiert, die ein konsistentes Projektmanagement auch für unterschiedliche Plattformen ermöglicht.

Die Entwicklung der Infrastruktur ist in definierten Abschnitten geplant. Derzeit ist die erste Stufe erreicht, die ein Modul zum Lesen und Schreiben klinischer Bilddaten im DICOM-Format, ein allgemeines Display-Modul zur Betrachtung orthogonaler Schnittebenen, sowie Module mit den gängigen Methoden zur Filterung, Transformation, mathematischen Morphologie und schwellwertbasierten Segmentierung beinhaltet. Mit diesen Modulen können einerseits maßgeschneiderte Applikationen für klinische Fragestellungen erstellt werden. Andererseits stellen sie eine mächtige Basis für die methodische Forschung im Bereich der Bildverarbeitung dar. Momentan ist mit diesem Modulbaukasten eine Vorverarbeitungs-Toolbox realisiert (s. [Abb. 1]), die in verschiedenen klinischen Projekten und als Basis für methodische Fragestellungen eingesetzt wird [Ref. 2], [Ref. 3]. Das Ziel des nun begonnenen zweiten Entwicklungsabschnitt ist die Nutzung der vorhandenen Infrastruktur für Forschungen im Bereich der modellbasierten Segmentierung und die Integration der Ergebnisse in unseren Modulbaukasten. Erste vielversprechende Ergebnisse dieser Anstrengungen sind ein Modul zur Extraktion der Vorhofwände des menschlichen Herzens [Ref. 4], [Ref. 5] (s. [Abb. 2]), sowie erste integrierte Module zur Level-Set basierten Segmentierung.

Das vorgestellte Konzept einer ITK basierten Software-Infrastruktur hat sich sehr bewährt. Es war in relativ kurzer Zeit und mit überschaubarem Aufwand möglich, das klinisch-wissenschaftliche Umfeld mit Basismodulen und -applikationen zu versorgen. Weiterhin ermöglicht die entstandene Software den Einstieg in methodische Fragestellungen, z.B. im Rahmen von Master- oder Promotionsarbeiten, auf einem hohen Niveau.

ITK weißt noch Mängel im Hinblick auf die Dokumentation, die Heterogenität der einzelnen enthaltenen Methoden und ihrer Vollständigkeit auf. Dies ist aber nach so kurzer Laufzeit des ITK-Projektes kaum anders zu erwarten und wird sich im Laufe der Zeit sicherlich verbessern.

Wir danken den Mitarbeitern des Projektes: Michael Doppler, Gerald Fischer, Karl Fritscher, Friedrich Hanser, Peter Klotz, Helmut Kopf, Julian Mattes, Robert Modre, Bernhard Pfeifer und Roland Pilgram. Das vorgestellte Projekt wird in Teilen vom Forschungsförderungsfonds für die Gewerbliche Wirtschaft (FFF), Österreich unterstützt.