Képfúzió vagy képregisztráció ?
matematika
Regisztráció: annak a térbeli transzformációnak a meghatározása, amelyik segítségével két „kép” anatómiai illesztése megoldható
matematika
Mintavételezés / transzformáció:
Képfeldolgozás és képfúzió a hibrid technikában
a regisztrációval meghatározott transzformáció alkalmazása
Fúzió: a regisztrált képek megjelenítése
Komputergrafika
Tóth Gyula
A regisztrációs feladat, MRI-PET
A regisztrációs feladat (?) PET/CT esetében
MRI leképezés
CT leképezés
REGISZTRÁCIÓ
PET leképezés
PET leképezés
Primer képanyag
Regisztrált képanyag
Fúziós megjelenítés
Primer képanyag
Regisztrált képanyag
Fúziós megjelenítés
A regisztrációs feladat (?) PET/CT esetében
CT leképezés
A hibrid eszközök (PET/CT, SPECT/CT, PET/MR) esetében a regisztrációs feladat megoldása része a leképezésnek, mert az elnyelés- és szórás-korrekciós algoritmusok csak regisztrált képanyagon
REGISZTRÁCIÓ
Elnyelésés szórás korrekció
Elmozduláskorrekció
használhatók PET leképezés
Primer képanyag
Regisztrált képanyag
Fúziós megjelenítés
1
Speciális elmozdulás korrekció PET/CT esetében: kapuzott vizsgálatok alkalmazása
Regisztrációs feladatok az orvosi képfeldolgozás területén
mit, mivel? hogyan ? miért ?
Mit, mivel regisztrálgatunk? • • • • • • • • • •
Hogyan oldható meg a regisztrációs feladat ?
MRI (T1, T2, fMRI, DWI, MRS, …) CT SPECT PET UH EEG Digitalizált agyatlasz-technika képanyagai Autóradiográfiás metszetek Videó …
• Ki kell választani a referencia képanyagot • El kell dönteni, milyen típusú transzformációra van szükség • Ki kell választani az illesztés módszerét • A kiválasztott módszerrel meg kell határozni a keresett transzformációt • Alkalmazni kell a meghatározott transzformációt
Referencia képanyag: idegsebészet, neurológia
Referencia képanyag: sugárterápia, sugársebészet
3D T1-súlyozott MRI Koponya-CT + keret
2
Referencia Canonical képanyag: digitális agyatlasz-technika targets
A transzformáció típusa : 3D lineáris transzformáció 3 vagy 6 paraméteres transzformáció merevtest transzformáció
Eltolás
Forgatás
9 vagy 12 paraméteres affin transzformáció
Nyújtás
mni305
Nyírás
colin2713 icbm152 child175 www.bic.mni.mcgill.ca/icbmview
Illesztési módszerek
Anatómiai landmarkok register (MNI), BrainCAD (DEOEC NMI)
• Pont alapú illesztés – Külsı eszköz • Keret, marker, fejrögzítı
Manuális vagy automatikus
– Belsı eszköz • Anatómiai landmarkok
• Vonal alpú illesztés – Sulcus/sulcus
• Felület alapú illesztés – Head-and-cap
• Voxel-intenzitás alapú illesztés Csak automatikus
Voxel-intenzitás alapú (volumetrikus) illesztés •
•
•
•
•
miıség arányos a számítási idıvel
Absolute or squared difference – Hoh93, Lange93, Christensen95, Hajnal95, Kruggel95 Stochastic Sign Change (SSC), Deterministic Sign Change (DSC) – Venot83, Minoshima92, Hua93, Hoh93 Cross Correlation – Junck90, van den Elsen93, Hill93, Collins94, Lemieux94, Studholme95 Fourier Domain Correlation – de Castro87, Leclerc87, Chen93, Lehmann96 Optic Flow Field – Barber95, Meunier96
STATISTICAL METHODS …
Multiprocesszoros, GRID-technika 100 Mbyte/sec Dual Xeon 3 GHz Linux Dual Xeon 3 GHz Linux Dual Xeon 3 GHz Linux Dual Xeon 3 GHz Linux
MiniPET bone Gigabit switch
•
Voxel-intenzitás alapú (volumetrikus) illesztés :
40 Mbyte/sec MASTER PC XP/Linux
PC XP/Linux
MASTER PC XP/Linux
PC XP/Linux
1.5 TByte fileserver
PC XP/Linux
3
Miért van szükség a képregisztrációra? Azaz a képregisztráció alkalmazási lehetıségei
• • • • • • • •
Statisztikus Parametrikus Képfeldolgozás Szóképzés - fMRI Vesztibuláris rendszer vizsgálata Perfúziós PET
Képfúzió (image fusion) Adat integráció (data fusion) ROI/VOI kijelölés Statisztikus parametrikus képfeldolgozás Modellezés Képrekonstrukció Neuronavigáció ..
Képfúzió 2D
Vesztibuláris rendszer vizsgálata Perfúziós PET kontroll személyek
Képfúzió 3D
betegek
T1
tiszta vesztibulár is válasz
FDG-PET
fMRI
DWI-fiber (fehérállományi rostok)
T1-fMRI-Metionin
T1-FDG MRI-marker az idegsebészek számára
T1-SPECT
Kardiofúzió
T1-FDG
T2-SPM (szóképzés)
Képfúzió: gyógyszerkutatás képalkotó eszközei
Kardifúzió: MRI+PET
Autoradiográfia + kisállat CT
Autoradiográfia és képfúzió Kardifúzió: SPECT + CT + Angio
4
Képfúzió: gyógyszerkutatás képalkotó eszközei egér-agy: FDG
Modellezés: PET tracerkinetika
patkány szív: FDG
Simulated TACS (for thalamus, putamen, caudate, frontal cortex, temporal cortex, occipital cortex) and blood curve (black line)
patkány agy: FDG + CT
patkány tumor: FDG + T1 MRI
MiniPET-II Korszerő matematikai- és információs technológiai módszerek a gyógyszerkutatásban
patkány agy: FDG + T1 MRI
Zubal phantom with the related regions to be simulated The simulated PET slice Forrás: Dr. Balkay László
Képfúzió alapú ROI kijelölés: sugárterápia és sugársebészet
Neuronavigáció
MRI, CT FDG- és Metionine PET regisztráció MRI-CT regisztráció Gammakés
• • • •
Valósidejő adatgyőjtés És valós idejő regisztráció 2D/3D/4D vizualizáció Új modalitás: lézer pozicionáló + videó
Forrás: Dr. Ésik Olga
5
