Definíció „Különbözı helyen és módon készült felvételek együttes feldolgozása”
Multimodális képfeldolgozás
Populációs szintő képfeldolgozás (Inter subject)
Egy vizsgálati személy képanyagának együttes feldolgozása (Intra subject)
Klinikai- és alapkutatási projektek
Klinikum
Példa: MRI-PET regisztráció és fúzió
Képfúzió vagy képregisztráció ?
matematika
Regisztráció: annak a térbeli transzformációnak a meghatározása, amelyik segítségével két „kép” anatómiai illesztése megoldható
matematika
MRIleképezés
Mintavételezés / transzformáció: a regisztrációval meghatározott transzformáció
alkalmazása
Fúzió:
REGISZTRÁCIÓ
a regisztrált képek megjelenítése
PET leképezés
Primer képanyag
Regisztrált képanyag
Fúziós megjelenítés
Komputergrafika
Tóth Gyula
A regisztrációs feladat PET/CT esetében
Példa: populáció szintő képfeldolgozás (perfúziós PET vagy fMRI leképezéssel) Butanol-PET
CT leképezés
REGISZTRÁCIÓ
Elnyelésés szórás korrekció
Elmozduláskorrekció
PET leképezés
Primer képanyag
Regisztrált képanyag
Fúziós megjelenítés
Az azonos méretre és formára transzformált agyi felvételek képelemenkénti statisztikai feldolgozása: Statistikus parametrikus képfeldolgozás A B SPM{t} map
H0 : CBFA = CBF B
H1 : CBFA < CBF B
H2 : CBFA > CBF B H2
H0
H1
limitált látómezı, rossz jel/zaj viszony
Szóképzés
fMRI
Memória
Regisztrációs feladatok az orvosi képfeldolgozás területén
mit, mivel? hogyan ? miért ?
Mit, mivel regisztrálgatunk? • • • • • • • • • •
MRI (T1, T2, fMRI, DWI, MRS, …) CT SPECT PET UH EEG Digitalizált agyatlasz-technika képanyagai Autóradiográfiás metszetek Videó …
Referencia képanyag: idegsebészet, neurológia
Hogyan oldható meg a regisztrációs feladat ? • 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
3D T1-súlyozott MRI
Referencia Canonical képanyag: digitális agyatlasz-technika targets
Referencia képanyag: sugárterápia, sugársebészet
mni305 Koponya-CT + keret A transzformáció típusa : 3D lineáris transzformáció 3 vagy 6 paraméteres transzformáció merevtest transzformáció
Eltolás
icbm152 child175 www.bic.mni.mcgill.ca/icbmview
A transzformáció típusa: 3D nem-lineáris transzformáció d
source
Forgatás
nonlinear
linear
T
9 vagy 12 paraméteres affin transzformáció
Nyújtás
colin2714
T:
D
D:
rotation scaling translation
High order transformation requiring local deformation
Nyírás
Forrás: Collins, MNI
Original
Warped
target
Anatómiai landmarkok
Illesztési módszerek
register (MNI), BrainCAD (DEOEC NMI)
• Pont alapú illesztés Manuális vagy automatikus
– Külsı eszköz • Keret, marker, fejrögzítı
– 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 :
Voxel-intenzitás alapú (volumetrikus) illesztés •
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
•
STATISTICAL METHODS …
•
miıség arányos a számítási idıvel
Registration with FLIRT 4.1 8.5 Minutes
Barber95, Meunier96
Registration with CUDA 6 Seconds
Forrás: Richard Ansorge
Voxel-intenzitás alapú (volumetrikus) illesztés :
Automatizált Radiológiai Képfeldolgozó Szerver
miıség arányos a számítási idıvel
Multiprocesszoros, GRID-technika 100 Mbyte/sec
CT/T1/T2
Automatizált CT/MRI regisztráció (gammakés,idegsebészet)
T1
Automatizált standardizálásés Szegmentáció (idegsebészet, neurológia)
Dual Xeon 3 GHz Linux
PC XP/Linux
MASTER PC XP/Linux
PC XP/Linux
Interaktív eszközök Display
1.5TByte fileserver
PC XP/Linux
Automatizál t
40M byte/sec MASTER PC XP/Linux
ImageSorter
Dual Xeon 3 GHz Linux
DICOM szerver
Dual Xeon 3 GHz Linux
MiniPET bone Gigabit switch
Dual Xeon 3 GHz Linux
DWI, T1
Automatizált Tenzortér számítás és DTI regularizáció (idegsebészet,neurológia)
fMRI, T1, T2
Automatizált Automatizált SPM analízis SPM analízis (idegsebészet,neurológia)
Pet & Mri
Automatizált PET-MRregisztráció és roi analízis
Képfúzió alapú kontúrrajzolás a sgárterápia számára BrainCAD
BrainCAD - kontúrrajzolás
A sugárterápián használt tervezı szoftver
Kocsis Attila, Papp Judit, Vaskó Gábor, Opposits Gábor, Valastyán Iván, ….
Képfúzió alapú ROI kijelölés: sugárterápia és sugársebészet
T1-CT regisztráció sugársebészeti alklmazása (gammakés)
MRI, CT FDG- és Metionine PET regisztráció
- Automatikus (Relatív entrópia maximalizáció) - Manuális korrekció(Belsı „landmark”pontok alapján) Jelenleg amanuáliskorrekcióraesetek 60%-ában volt szükség - OptimalizáltAutomatikusRegisztráció
Forrás: Dr. Ésik Olga
Képregisztráció
T1-PET regisztráció
gammakés
T1-CT 2008: kb. 50 beteg
Fiesta-CT
TOF-CT
Képfúzió 2D
Képfúzió 3D
T1
FDG-PET
fMRI
DWI-fiber (fehér állományi rostok)
T1-fMRI-Metionin
T1-FDG MRI-marker az idegsebészek számára
T1-SPECT
T1-FDG
T2-SPM (szóképzés)
Feldolgozás: T1 szegmentáció és standardizálás
Modellezés: PET tracerkinetika 3D agyfelszin
Simulated TACS (for thalamus, putamen, caudate, frontal cortex, temporal cortex, occipital cortex) and bloodcurve (black line)
Szegmentáció: intrakraniális képelemek kiemelése
Automatikus régióanalízis a T1-hez regisztrált képeken (FDG,Metinine,fMRI, …)
Referencia anyag A PET-MRI regisztrációhoz
ICBM labels
Nemlineáris standardizálás
Zubal phantom with the related regions to be simulated Forrás: Dr. Balkay László
The simulated PET slice
Kardiofúzió
Klinikai fMRI vizsgálatok
Ka rdifúzió: MRI+PET
• Projekt: temporális lebenyt érintı mőtétek elıtti és utáni beszéd és memória fMRI • Egyéb, klinikai fMRI (motoros) vizsgálatok
Kardifúzió: SPECT + CT + Angio
2008: 10 beteg
Képfúzió: gyógyszerkutatás képalkotó eszközei egér-agy: FDG
pa tkány s zív: FDG
patkány agy: FDG + CT
patkány tumor: FDG + T1 MRI
patkány agy: FDG + T1 MRI
MiniPET-II Korszerő matematikai- és információs technológiai módszerek a gyógyszerkutatásban
Képfúzió: gyógyszerkutatás képalkotó eszközei
Autoradiográfia + kisállat CT
Autor adiográfia és képfúzió
FDG patkány agyfelvétel + digitális patkány agyatlasz
