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Kalman Filter-Based Head Tracking for Cranial Radiation Therapy with Low-Cost Range-Imaging Cameras

Jan Graßhoff, Ralf Bruder, Achim Schweikard, Floris Ernst

Abstract

To allow for highly accurate localisation in stereotactic radiation therapy, patients are typically immobilised, equipped with optical markers or observed by stereoscopic X-ray imaging cameras. These methods decrease patient comfort and cause additional exposition to ionizing radiation. Consequently, there is a growing demand for contact-free approaches to compensate for patient motion. In this paper we present a first prototype for tracking head motion during radiation therapy using 3D range cameras. We propose a combination of global and local registration methods. We apply a Kalman movement model to observe head motions. The system's capabilities are analysed using a conventional Kinect-like camera which is mainly known as a low-cost consumer electronics device. Our tests show that the proposed setup has the potential of determining head positions with submillimeter accuracy in real-time. However, the use of low-cost cameras turns out to be problematic as they consistently cause substantial systematic errors in measuring depths.
OriginalspracheEnglisch
TitelBildverarbeitung für die Medizin 2014: Algorithmen - Systeme - Anwendungen Proceedings des Workshops vom 16. bis 18. März 2014 in Aachen
Redakteure/-innenThomas Martin Deserno, Heinz Handels, Hans-Peter Meinzer, Thomas Tolxdorff
Seitenumfang6
ErscheinungsortBerlin, Heidelberg
Herausgeber (Verlag)Springer Berlin Heidelberg
Erscheinungsdatum04.03.2014
Seiten324-329
ISBN (Print)978-3-642-54110-0
ISBN (elektronisch)978-3-642-54111-7
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 04.03.2014
VeranstaltungWorkshop on Bildverarbeitung fur die Medizin 2014 - Aachen, Deutschland
Dauer: 16.03.201418.03.2014

UN SDGs

Dieser Output leistet einen Beitrag zu folgendem(n) Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung

  1. SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
    SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
  2. SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
    SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur

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