Die FXA-Methode kombiniert
modernste Verfahren der digitalen Bildbearbeitung, der Objekterkennung und Ausrichtung sowie die Ermittlung der Relativbewegungen mit Hilfe der Vektor- und Matrix-Rechnung.
Wie funktioniert FXA?
Hinter den Kulissen der FXA-Software
Die Analyse der Röntgen-, CT- oder Kernspinaufnahmen erfolgt im Wesentlichen in fünf Schritten:
1.Im ersten Schritt erfolgt das Einlesen der Bilder (z.B. als DICOM, JPG oder TIF). Die FXA Software arbeitet danach mit modernen Verfahren und Filtern aus dem Bereich der digitalen Bildverarbeitung. Hiermit werden die Aufnahmen hinsichtlich der zu untersuchenden Struktur optimiert, geschärft und Störsignale entfernt.
2.Anschließend erfolgt die manuelle Identifikation der zu untersuchenden Elemente indem sie mit einem Polygon grob umrandet werden. Diese Elemente können zum Beispiel Wirbelkörper, Knochen oder Implantate sein.
3.Im dritten Schritt erfolgt dann eine Überlagerung aller eingangs definierten Elemente durch einen zum Patent angemeldeten Korrelationsalgorithmus. Hauptvorteil dieses Algorithmus ist, dass dieser völlig ohne eine manuelle Definition etwaiger Landmarken oder Konturen auskommt. Die Ergebnisse der FXA-Software sind damit völlig unabhängig vom jeweiligen Bediener und damit jederzeit reproduzierbar.
Weiterhin findet der Algorithmus stets die bestmögliche Übereinstimmung zwischen zwei Bildelementen, auch bei ungünstigen Aufnahmen oder Verzerrungen der Bilder. Damit können in der Praxis auftretende “Out-of-Plane”-Fehler weitgehend kompensiert werden.4.Nach der Überlagerung, dem sogenannten “Matching”, werden die Transformationsmatrizen der einzelnen Elemente hinsichtlich Translation, Drehung und Skalierung ausgewertet und die Differenzen zwischen den interessierenden Elementen bestimmt. Aus diesen Differenzen lässt sich nun die Relativbewegung beliebiger Elemente sowie deren Drehzentren nach der Methode von Franz Reuleaux bestimmen.
5.Im letzten, fünften Schritt werden die berechneten Daten statistisch und grafisch aufbereitet und in Form einer Bewegungsanimation sowie eines Analyseberichts ausgegeben.
Der Analysebericht enthält die abgefragten Parameter, ggf. Normwerte, Angaben zur erzielten Matching-Genauigkeit und zur Bildqualität. Die Daten werden zur weiteren Auswertung in einer Datenbank archiviert oder direkt an den anfordernden Arzt oder die CRO (online oder per Email) übermittelt.Welche Rechenleistung ist dazu notwendig?
Für die Bildoptimierung mit sogenannten Wavelet Filtern und zum Matching der Bildelemente ist eine relativ hohe Rechenleistung notwendig. Eine typische Auswertung mit drei Segmenten einer Wirbelsäule benötigt an reiner Rechenzeit etwa 15 Minuten auf einem Core i7 Rechner mit 8 CPU-Kernen.
Die gesamte Bearbeitungsdauer beträgt derzeit pro Fall im Mittel etwa zwei Stunden. Durch ein Web-Interface, spezielle Hardware und weitergehende Automatisierung der FXA-Software werden zukünftig Bearbeitungszeiten von etwa 30 Minuten realisierbar sein.


