Képi Adatok Fuzionálása (CT-MR, CT-CT, MR-MR)
Áttekintés
A fuziós transzformáció, az MR sorozat és a CT sorozat, mint referencia model között, számítható az ismert statisztikai módszerrel (képi információ átfedésén alapuló optimalizálás: Maes F, Vandermeulen D, Suetens P. Comparative evaluation of multiresolution optimization strategies for multimodality image registration by maximization of mutual information. Medical Image Analysis 1999; 3(4):373-386.). A műtéti program mintavételezi mind a regisztrálandó mind a referencia sorozatot egy automatikusan beállított kezdeti voxel (x-y-z) lépésközzel. A számításokat a referencia sorozaton alkalmazott zajszűrés gyorsítja. A számítás az ismert Powel numerikus optimalizálást használja 3D-ben (Press WH, Flannery BP, Teukolsky SA, Vetterling WT. Numerical Recipes in C, second edition. Cambridge, Cambridge University Press, 1992:394-420.). A program a fuziós sorozat kezdeti interpolációjával állítja be az egyforma voxel méretet a referencia és fuziós sorozatokhoz.
A program képes tetszőlegesen kijelölt résztérfogatra (VOI „Volume of interest”), mint céltérfogatra korlátozni a fuziós regisztrációt. Ezzel a módszerrel lehetőség van a leginkább releváns, zajmentes részét kiválasztani a térfogati modelnek ahol nagy pontossággal végrehajtható a számítás. Ez a módszer különösen fontos rövid T2 sorozatokra és korlátozott átfedéssel rendelkező fuziós modellekre. A fuziós sorozat pontos regisztrációjához szükség van az átfedő résztérfogatok elfogadható illeszkedésére, a hozzáértő kijelölésre.
A fuziós algoritmus meghatározza a referencia és fuziós modellek kapcsolatát. A “CT-MR Fuzió” panel ellenőrzi a fuziós számítások összes részletét és, elfogadható eredmény esetén, tárolja a fuziós transzformációt. Ez a transzformáció, a résztérfogatok (VOI) koordinátáival együtt átkerül a tervezési panelbe és archív (.vts) tanulmány file-ban tárolható a műtéti tervvel együtt. A felhasználó kikapcsolhatja a VOI kijelölést, ebben az esetben a fuziós transzformáció a teljes térfogatra konvertálódik és transzparens diagnosztikai megjelenítés lehetséges (referencia sorozat, mint előkép és regisztrált fuziós sorozat, mint háttér).
Céltérfogatok Kijelölése (VOI)
The initial parameters of fusion target subvolume can be set on reference series by modifying the size and 3D position with the help of axial and frontal views (Image 10, on left). This Ez a beállítás első lépésként meghatározza a fuziós nézetben a céltérfogat méretét és 3D pozícióját (Kép 10, jobboldal). A VOI pozíció (de a méret nem) változtatható a fuziós háttéren; a cél az, hogy a műtéti terület körül jó átfedést érjünk el referencia és a fuziós résztérfogatok között. Ezzel a módszerrel a felhasználó döntheti el, hogy a számítás melyik anatómiai területen állítsa be a regisztrációs optimumot.
Kép 7. Fuziós résztérfogatok (VOI) MR T1 és CT referencia diagnosztikai sorozatokra.
Kép 8. MR T2 sorozat fuziós résztérfogat (VOI) beállítása CT referencia mellett. A kisszámú T2 sorozatnak megfelelő VOI beállítható.
Kontrol Panel/Optimalizálás
A képsorozatok beolvasása után a program automatikusan betölti kezdeti paraméterekkel a kontrol ablakot, illetve archivált (.vts) file esetén a korábbi számítások eredményeivel („Fuziós Beállítások”). Új fuziós számítás esetén a felhasználó módosíthatja a numerikus paramétereket és a szürkeségi határokat mind a referencia mind a fuziós diagnosztikai sorozatokra. A fuziós algoritmusnak megfelelően, a mintavételezési gyakoriság (xyz: 331 332 221 111) módosításával gyorsítható a számítás. Kívánt toleranciát (1e-4, 1e-5,1e-6) és az iterációs ciklusok maximumát (5, 10, 15) a felhasználó beállíthatja. Megfelelő gyakorlat után a gyakori diagnosztikai beállításokhoz és műtéti beavatkozásokhoz könnyen paraméterezhető a fuzió és a helyi labor diagnosztikai feltételek mellett megtalálható az optimális megoldás. Export/import funkció segítségével a projekciós transzformáció elmenthető és visszahívható. Visszahíváskor a meglevő regisztrációs transzformáció cserélhető vagy módosítható (módosításkor a meglevő transzformáció szorzódik, tovább transzformálódik).
Kép 9 Fuziós számítás panelje. A jobb alsó gomb indítja a számítást (zárolva az aktuális VOI beállítást). MR adatok és a referencia CT közti számított eltolási és forgatási értékek a dialóg ablak felső részén láthatók. Pontatlan eredmények esetén az aktuális eltolási és forgatási adatok kezdő értékként használhatók egy ismételt regisztrációs számításhoz. Manuális beállítás lehetséges axialis, frontalis és sagitalis ofszet módosítással és orientációs szögekkel.
Képfuzió Eredményének Megjelenítése
Néhány másodperc elteltével, hardware-től és paraméterezéstől függően, CranioPass befejezi a számítást és az ereményeknek megfelelően a CT nézetekben, mint háttérnézet megjelenik a fuzionált képsorozat.
Kép 10. Fuzionált nézetek megjelenítése axiális, coronáris és sagitális irányba formattált referencia sorozattal. Ha az eredmény (fuziós átfedés pontossága) nem megfelelő a regisztráció új paraméterekkel vagy manuális kezdeti érték beállítás utáni optimalizálással ismételhető. Ezután új mintavétellel a fuziós és referencia nézet összevethető.
Fuziós Paraméterek 6DOF Módosítása
A fuziós eltolási/orientációs paraméterek (6DOF), numerikus optimalizálás nélkül, csak manuálisan, a 3 xyz eltolási érték illetve a 3 orientációs szög beállításával is módosíthatók a Kontrol Panelben. Egy új 6DOF érték beállítása után a program automatikusan frissíti a fuzionált képsorozatot (újra mintavételezéssel) és megjeleníti az új fuzionált hátteret mindhárom (axiál, sagital, frontal) nézetekben. Ez a manuális módszer csak zárolt üzemmódban lehetséges. Referencia sorozatok a módosított fuziós háttérrel vizsgálhatók transzparens és nem transzparens beállítással.
Fuziós Eredmények Zárolása
A fúziós eredmények zárolása és a zárolás feloldása axiális nézetben történő dupla kattintással („Lock/Unlock”) lehetséges. Zárolt fúzió törlésekor a program megkérdezi a felhasználót, hogy meg kívánja-e tartani a regisztrációt.
Fuziós Sorozat Importja/Cseréje/PostOP Ellenőrzés
A meglevő fuziós sorozat felülírható egy importált sorozattal. A program rákérdez, hogy a jelenlegi fuziós paramétereket (ofszet/szögek) felülírja vagy nem. Ha a felhasználó megtartja az eredményeket az új sorozat felülírja a régit a meglevő paraméterekkel újraformattálva. Ezzel a módszerrel a fuziós sorozat képi információkkal módosított verziója (pl. MR, számított traktoráfiai adatokkal kiegészítve) a meglevó regisztrációval felhasználható a tervezéshez. A fuziós transzformáció nagy pontossággal számítható az eredeti sorozattal és, egy következő lépésben, a funkcionális elemekkel módosított sorozat beilleszthető az eredeti transzformációval. Hasonló probléma jelentkezik műtét utáni (PostOP) vizsgálatoknál ahol az eredeti referencia sorozathoz kell a PostOP képsorozatot regisztrálni úgy, hogy a tervezési adatok (célpont koordináták stb), az eredeti műtéti tanulmány (.vts archív) által eltárolt pozíciója változatlan maradjon. A PostOP CT vagy MR beolvasása után, a tervező program újraregisztrálja a fuziós sorozatot és a 3D tervezési poziciók megjeleníthetők.
CranioPass
CranioPassCranioPassCranioPass
CranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPass