Neues Verfahren schärft den Blick ins Hirn

Links wurde das Hintergrund-
rauschen herausgerechnet
© WIAS

Von den rohen Messdaten zu den bunten Bildern der funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRI) ist es ein weiter Weg: Aufwendige statistische Analysen sind notwendig, um die gesuchten Aktivitätsänderungen aus dem Hintergrundrauschen herauszufiltern.

Dr. Jörg Polzehl und Prof. Dr. Vladimir Spokoiny vom Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) in Berlin entwickelten dafür ein neues Glättungsverfahren. Ziel war es, fMRI-Bilder zu glätten, ohne Strukturen und Kontrast zu zerstören.

Die Besonderheit des neuartigen Glättungsverfahrens liegt laut Polzehl und Spokoiny in einer schrittweisen Anpassung an die Struktur des Bildes: Ein Computerprogramm legt für jeden Bildpunkt zunächst eine kreisförmige Umgebung fest. Anschließend testet das Programm, inwieweit die Bildparameter innerhalb und in der Nähe dieser Umgebung einander ähnlich sind, und passt die Form der Umgebung Schritt für Schritt an, bevor es das Bild schließlich glättet.

Davon könnten beispielsweise Krebspatienten profitieren, so die Tüftler: Liegt etwa ein Bildpunkt der fMRI-Aufnahme am Rand eines Tumors, so kann die anfängliche Umgebung kreisförmig über den Tumor hinausragen. Klassische Verfahren würden einfach innerhalb dieses Kreises glätten und so den Rand des Tumors verwischen. Nicht so die Methode von Polzehl und Spokoiny: Hier erkenne das Computerprogramm anhand der Bildparameter, dass der Kreis aus zwei verschiedenartigen Geweben bestehe.

Das Programm verkleinert die Umgebung und passt ihre Form an den Tumorrand an. Das Ergebnis: Die feine Randstruktur bleibt erhalten, und der Arzt kann den Tumor exakter gegen das umliegende Gewebe abgrenzen, als es mit den klassischen Verfahren möglich wäre. Diese optimale Erhaltung von Kanten und Kontrast ist es, die die Methode gegenüber traditionellen Glättungsverfahren auszeichnet.

MEDICA.de; Quelle: Forschungsverbund Berlin e.V.