Modelo de deformaciones no lineales para el registro de estructuras anatómicas

Hola, hoy les hablaré un poco de mi trabajo de tesis.

El objetivo es conocer las características de deformaciones no lineales que encontramos en imágenes 2D  a través del estudio de campos vectoriales de desplazamiento que se pueden hallar entre dos estructuras anatómicas del mismo tipo.

Cuando realizamos un procesamiento que requiera de comparaciones (procesos de alineación y registro), con más de una imagen, podemos enfrentarnos  con problemas que tienen que ver con la forma y rasgos característicos de estas imágenes;  nos damos cuenta de que en algunas regiones existe poca o ninguna coincidencia entre  éstas.  Cuando esto ocurre, en primera instancia, buscamos en aquellos rasgos o puntos coincidentes entre las imágenes y llegamos a la conclusión de que una buena manera de resolver este problema sería cambiar la forma de una de ellas. No obstante, para el procesamiento digital de imágenes (PDI) contamos con una serie de herramientas que nos permiten resolver este tipo de problemas cuyo objetivo es desarrollar las deformaciones necesarias en las imágenes.

Una deformación es un  método con el cual podemos conseguir cambiar la forma de estas  para conseguir  una imagen resultado con la cual podamos hacer los procesos necesarios.

Para este trabajo utilizaremos las deformaciones no paramétricas, ya que la propuesta desarrollada se centra en el uso de deformaciones no-lineales que utilizan campos de deformaciones para conseguir nuestro objetivo.

El problema que plantea el registro de  estructuras del mismo tipo es que éstas tienen diferentes rasgos entre ellas, como en el caso del cerebro humano, que tiene una forma muy variable, ya que hay cerca de dieciséis circunvoluciones similares para el adulto promedio, pero la posición y características de la forma cambian demasiado dentro de una misma población.  Tal variabilidad dificulta el estudio de las funciones y patologías asociadas con el cerebro humano.

Para estudiar  dichos cambios se requiere un cerebro típico con una forma representativa promedio. Además algunos otros cerebros necesitan ser comparados con una referencia llamada “atlas”. Para lograr tales comparaciones del cerebro no es suficiente con un  almacenamiento de la forma, ya que las circunvoluciones y deformaciones podrían no coincidir, lo que explica la razón por la cual un registro lineal  de la forma no es suficiente, para obtener una coincidencia de rasgos correspondientes, de tal suerte que en el caso específico del que se habla, se requiere de una distorsión no-lineal [J.Friston, Non-linear registration]..

Si una plantilla es deformada para compararla con la imagen de otro cerebro individual, entonces otra información que está en alineación con la plantilla puede ser superpuesta en esta imagen. Además una la alineación geométrica no pude ser perfecta, por lo que también la deformación tiene que ser estudiada para caracterizar la deformación entre una población dada. No obstante, podemos encontrar diversos problemas al realizar la elaboración del atlas de las estructuras anatómicas mencionadas anteriormente, ya que éstas no tienen los mismos rasgos, por lo que, al realizar el proceso de alineación entre diferentes estructuras,  se  requiere deformar  la forma de estas estructuras sobre otra que sirve como referencia para esta alineación.

Con base en todo lo que se ha descrito, es evidente la importancia de estudiar, crear y conocer deformaciones no-lineales, que nos permitan introducir los cambios de forma que son necesarios para un correcto registro, pero estos ha de realizarse de una forma parametrizada para que en su implementación en 3D nos permita modificar circunvoluciones e inclusive notar, si es que se trata de una deformación demasiado grande, que el cerebro en cuestión es un cerebro con alguna anormalidad.

Para el trabajo que se desarrolla, se retoma la herramienta de la deformación de imágenes y el registro no lineal para aplicarlo con el objetivo de resolver los problemas que dificultad el estudio médico del cerebro humano debido a las diferencias que se presentan entre los cerebros humanos.

Para realizar los procedimientos descritos se utilizarán herramientas de software en lenguaje C; con lo que, a través de un sw, se genera la base de funciones armónicas, para, después, hacer la síntesis de éstas a través del uso de la misma herramienta.

La selección de los coeficientes para las pruebas se realiza de manera manual , cada vez que se cambian los valores de los coeficientes podemos observar en las imágenes de de los desplazamientos una variación de las formas que crean los coeficientes en los niveles de gris.

La utilidad de este estudio consiste en permitir, por un lado, refinar la obtención de un atlas anatómico, al realizar no sólo una alineación geométrica (rotaciones, escalamiento y traslaciones, es decir una transformación lineal); sino una normalización, es decir, un registro con deformación (transformación no lineal), en base al cerebro semilla con que se cuenta. La ventaja que estos datos aportarán sobre la base de datos de cerebros actual, es que las diferencias entre rasgos antropomórficos son menores que entre los rasgos de la corteza cerebral (circunvoluciones),por lo que se requerirá una deformación menor para el registro.

Estas características pueden conocerse mediante la aplicación del espectro de Fourier de las deformaciones; las deformaciones mismas se modelarán usando una base de funciones armónicas bidimensionales.

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s