Definíció Multimodális képfeldolgozás Különbözı helyen és módon készült felvételek együttes feldolgozása Egy vizsgálati személy ának együttes feldolgozása (Intra subject) Populációs szintő képfeldolgozás (Inter subject) Klinikum Klinikai- és alapkutatási projektek Példa: MRI-PET regisztráció és fúzió Képfúzió vagy képregisztráció? matematika MRI leképezés Regisztráció: annak a térbeli transzformációnak a meghatározása, amelyik segítségével két kép anatómiai illesztése megoldható Mintavételezés / transzformáció: a regisztrációval meghatározott transzformáció alkalmazása matematika REGISZTRÁCIÓ Fúzió: a regisztrált képek megjelenítése PET leképezés Primer Regisztrált 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 Regisztrált Fúziós megjelenítés limitált látómezı, rossz jel/zaj viszony fmri Az azonos méretre és formára transzformált agyi felvételek képelemenkénti statisztikai feldolgozása: Statistikus parametrikus képfeldolgozás Szóképzés Memória A B SPM{t} map H 0 : CBF A = CBF B H 1 : CBF A < CBF B H 2 : CBF A > CBF B H 2 H 0 H 1
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 ai Autóradiográfiás metszetek Videó Referencia : idegsebészet, neurológia Hogyan oldható meg a regisztrációs feladat? Ki kell választani a referencia ot 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 : digitális agyatlasz-technika targets Referencia : 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 : Radiológiai Képfeldolgozó Szerver miıség arányos a számítási idıvel Multiprocesszoros, GRID-technika 100 Mbyte/sec CT/T1/T2 CT/MRI regisztráció (gammakés,idegsebészet) T1 standardizálásés Szegmentáció (idegsebészet, neurológia) MASTER Interaktív eszközök Display 1.5TByte fileserver Automatizál t 40M byte/sec MASTER ImageSorter DICOM szerver MiniPET bone Gigabit switch DWI, T1 Tenzortér számítás és DTI regularizáció (idegsebészet,neurológia) fmri, T1, T2 SPM analízis SPM analízis (idegsebészet,neurológia) Pet & Mri 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