Illustrative und wahrnehmungsbasierte medizinische Visualisierung

3D-Visualisierungstechniken haben ein großes Potenzial, die Anatomie eines bestimmten Patienten zu vermitteln, pathologische Strukturen natürlich darzustellen und ihre räumlichen Beziehungen zu benachbarten Risikostrukturen aufzuzeigen. Es ist jedoch schwierig zu entscheiden, welche Techniken für bestimmte Anwendungen verwendet werden sollten, wie sie kombiniert werden sollten und wie die Parameter angepasst werden sollten. In diesem Projekt untersuchen wir die Wahrnehmungseffektivität medizinischer Visualisierungstechniken und deren Parametrisierung. Neben den weit verbreiteten medizinischen Visualisierungstechniken betrachten wir auch fortgeschrittene so genannte illustrative und intelligente Sichtbarkeitstechniken, da sie die Hervorhebung relevanter Objekte und Regionen ermöglichen. Wir konzipieren und führen kontrollierte Wahrnehmungsexperimente mit statischen gerenderten Bildern, dynamischen Bildserien sowie interaktiven 3D-Visualisierungen von patientenindividuellen Datensätzen durch. Dabei versuchen wir, gängige psychophysikalische Richtlinien und Experimente an komplexe 3D-Visualisierungen anzupassen und nutzen gängige therapeutische Fragestellungen zur Evaluation verschiedener Visualisierungstechniken. Neben dem Design einiger isolierter Experimente, die verschiedene Parameter der Technik berücksichtigen, zielen wir darauf ab, einen Rahmen für verwandte Experimente und Richtlinien für die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung solcher Experimente zu schaffen.

Illustrative and Perception-based Medical Visualization

3D visualization techniques have a great potential to convey the anatomy of a particular patient, to show pathologic structures naturally and reveal their spatial relations to adjacent risk structures. However, it is difficult to decide which techniques should be used for particular applications, how they should be combined and how parameters should be adjusted. In this project, we investigate the perceptual effectiveness of medical visualization techniques and techniques parameterization. Besides wide-spread medical visualization techniques, we consider more advanced so-called illustrative and smart visibility techniques since they allow emphasizing relevant objects and regions. We design and conduct controlled-perceptual experiments with static rendered images, dynamic series of images as well as interactive 3D visualization of patient-individual datasets. Therefore we try to adapt common psychophysical guidelines and experiments to complex 3D visualizations and use common therapeutic questions to evaluate various visualization techniques. Besides designing a few isolated experiments considering various technique parameters, we aim at creating a framework for related experiments and at guidelines for preparing, conducting and analyzing such experiments.