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Cinematic Rendering

von Siemens Healthineers weiterentwickelte Volume Rendering Technik

Cinematic Rendering ist eine von Siemens Healthineers weiterentwickelte Volume Rendering Technik. Dabei handelt es sich um eine Methode der Bildverarbeitung in der medizinischen Diagnostik zur photorealistischen dreidimensionalen Darstellung von Schnittbilddaten, wie z. B. Computer-Tomographie-, oder Magnetresonanztomographie-Aufnahmen. 2017 wurden Klaus Engel, Franz Fellner und Robert Schneider für den Deutschen Zukunftspreis nominiert.

Technik

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Cinematic Rendering basiert auf dem volumetrischen Monte-Carlo Path Tracing Algorithmus, welcher hunderte bis tausende Lichtpfade von einer virtuellen Kamera durch die Daten verfolgt. Lichtbeiträge werden entlang der Pfade aus High Dynamic Range Bildern entlang der Pfade zurück auf den virtuellen Kamerasensor transportiert und gemittelt. Streuung, Absorption und Emission wird entlang der Pfade über Interaktionen des Lichts mit den volumetrischen Daten simuliert. Dadurch entstehen realistische und plastische Bilder der Anatomie, die eine Bildqualität ähnlich zu CGI-Sequenzen wie in der Filmindustrie erreichen.

Medizinische Anwendungen

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Cinematic Rendering ist für die Anwendung im medizinischen Bereich zugelassen und findet Anwendung in verschiedenen Gebieten. In der Radiologie wird es für ergänzende Diagnostik zu den vorhandenen Schnittbildern eingesetzt. In chirurgischen Fächern wird es für die präoperative Planung eingesetzt, beispielsweise Mund-Kiefer- und Gesichtschirurgie, Unfallchirurgie und Orthopädie, sowie auch Herz- und Gefäßchirurgie sowie interventionelle Radiologie. Darüber hinaus wird es fachübergreifend zur postgraduellen Ausbildung von ärztlichem Personal sowie Patientenaufklärung und interdisziplinären klinischen Besprechungen (z. B. Tumorboards) verwendet.

Anwendung in der medizinischen Ausbildung

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Cinematic Rendering wird an spezialisierten Zentren als besondere Form der virtuellen Anatomie für den Anatomie-Unterricht[1] von Medizinstudierenden und anderen Gesundheitsberufen, so zum Beispiel an der Medizinischen Fakultät JKU[2] der Universität Linz und postgraduellen Weiterbildung von klinischen Bereichen und medizinischen Assistenzberufen genutzt.

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Literatur

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  • Fellner, F.: Introducing Cinematic Rendering: A Novel Technique for Post-Processing Medical Imaging Data. Journal of Biomedical Science and Engineering, 2016, 9, 170-175. doi:10.4236/jbise.2016.93013[5]
  • Eid, M. et al.: Cinematic Rendering in CT: A Novel, Lifelike 3D Visualization Technique. American Journal of Roentgenology, 2017, 209, doi:10.2214/AJR.17.17850[6]
  • Dappa, E. et al.: Cinematic rendering – an alternative to volume rendering for 3D computed tomography imaging Insights Imaging, 2016, 7, doi:10.1007/s13244-016-0518-1[7]
  • Li, K. et al.: Value of the Cinematic Rendering From Volumetric Computed Tomography Data in Evaluating the Relationship Between Deep Soft Tissue Sarcomas of the Extremities and Adjacent Major Vessels: A Preliminary Study. Journal of Computer Assisted Tomography, 2019, 43, doi:10.1097/RCT.0000000000000852[8]
  • Moser, S.E.: Cinematic Rendering: Körperkino für das Tumorboard. Deutsches Ärzteblatt, 2017, 114, 35-36[9]
  • Fellner F. et al.: Virtual Anatomy: The Dissecting Theatre of the Future—Implementation of Cinematic Rendering in a Large 8 K High-Resolution Projection Environment. Journal of Biomedical Science and Engineering, 2017, 10, doi:10.4236/jbise.2017.108028[10]
  • Binder J. et al.: Cinematic Rendering in Anatomy: A Crossover Study Comparing a Novel 3D Reconstruction Technique to Conventional Computed Tomography. Anatomical Sciences Education, 2021, 14, doi:10.1002/ase.1989[11]
  • Niedermair, J. et al.: On the added benefit of virtual anatomy for dissection-based skills. Anatomical Sciences Education, 2023, 16, doi:10.1002/ase.2234[12]

Einzelnachweise

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  1. ↑ Johannes Kepler Universität Linz: Lehre Virtuelle Morphologie. In: Johannes Kepler Universität Linz. Johannes Kepler Universität Linz, Dezember 2023, abgerufen am 14. März 2024.
  2. ↑ Johannes Kepler Universität Linz: Medizinische Fakultät JKU Linz. Johannes Kepler Universität Linz, abgerufen am 14. März 2024.
  3. ↑ Anatomie trifft Kino. In: Deutscher Zukunftspreis. Deutscher Zukunftspreis, 2017, abgerufen am 14. März 2024.
  4. ↑ Ars Electronica Art: Cinematic Anatomy x Deep Space. In: Ars Electronica. Ars Electronica, 2023, abgerufen am 14. März 2024 (englisch).
  5. ↑ Franz Fellner: Introducing Cinematic Rendering: A Novel Technique for Post-Processing Medical Imaging Data. In: Franz Fellner; Institute of Radiology, Kepler University Clinic; Medical Faculty of the Johannes Kepler University, Linz, Austria; Medical Faculty of the Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany; (Hrsg.): SciRes. Band 9, Nr. 3. Journal of Biomedical Science and Engineering, 29. März 2016, S. 170–175, doi:10.4236/jbise.2016.93013 (englisch, scirp.org [PDF]).
  6. ↑ Marwen Eid, Carlo N De Cecco, John W Nance Jr, Damiano Caruso, Moritz H Albrecht, Adam J Spandorfer, Domenico De Santis, Akos Varga-Szemes, U Joseph Schoepf: Cinematic Rendering in CT: A Novel, Lifelike 3D Visualization Technique. Band 209, Nr. 2. American Journal of Roentgenology, 15. Mai 2017, S. 370–379, doi:10.2214/AJR.17.17850.
  7. ↑ Evelyn Dappa, Kai Higashigaito, Jürgen Fornaro, Sebastian Leschka, Simon Wildermuth, Hatem Alkadhi: Cinematic rendering – an alternative to volume rendering for 3D computed tomography imaging. Band 7. Insights Imaging, 15. September 2016, S. 849–856, doi:10.1007/s13244-016-0518-1 (englisch).
  8. ↑ Kun Li, Ruiying Yan, Huan Ma, Da-Fu Zhang, Yingying Ding, Zhen-Hui Li: Value of the Cinematic Rendering From Volumetric Computed Tomography Data in Evaluating the Relationship Between Deep Soft Tissue Sarcomas of the Extremities and Adjacent Major Vessels: A Preliminary Study. Band 43, Nr. 3. Journal of Computer Assisted Tomography, Mai 2019, S. 386–391, doi:10.1097/RCT.0000000000000852 (englisch).
  9. ↑ Moser, Susanne Elisabeth: Cinematic Rendering: Körperkino für das Tumorboard. „Volume“ 114. Deutsches Ärzteblatt, 4. September 2017, S. 35–36 (aerzteblatt.de).
  10. ↑ Franz A. Fellner, Klaus Engel, Christoph Kremer, Central Radiology Institute, Kepler University Hospital, Medical Faculty of the Johannes Kepler University, Linz, Austria; Medical Faculty of the Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany; Siemens Healthineers, Erlangen, Germany; Ars Electronica Center, Linz, Austria.: Virtual Anatomy: The Dissecting Theatre of the Future—Implementation of Cinematic Rendering in a Large 8 K High-Resolution Projection Environment. Band 10, Nr. 8. Journal of Biomedical Science and Engineering, August 2017, S. 367–375, doi:10.4236/jbise.2017.108028 (englisch).
  11. ↑ Johannes S Binder, Michael Scholz, Stephan Ellmann, Michael Uder, Robert Grützmann, Georg F Weber, Christian Krautz: Cinematic Rendering in Anatomy: A Crossover Study Comparing a Novel 3D Reconstruction Technique to Conventional Computed Tomography. Band 14, Nr. 3. Anatomical Sciences Education, Januar 2021, ISSN 1935-9772, S. 22–31, doi:10.1002/ase.1989.
  12. ↑ Julian F. Niedermair, Veronica Antipova, Simone Manhal, Martin Siwetz, Monika Wimmer-Röll, Niels Hammer, Franz A. Fellner: On the added benefit of virtual anatomy for dissection-based skills. Band 16. Anatomical Sciences Education, 23. November 2022, S. 439–451, doi:10.1002/ase.2234 (englisch).
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