Registración de imágenes: Conceptos básicos

Contenidos

1. Introducción
2. Conceptos básicos de la registración de imágenes
   • 2.1 Problemas de adquisición médica de imágenes
   • 2.2 Cómo la registración de imágenes resuelve los problemas de adquisición médica
3. Metodología de la registración de imágenes
   • 3.1 Transformación
   • 3.2 Optimización
   • 3.3 Métricas
4. Modelos de transformación avanzados
   • 4.1 Modelos de registración morfológicos
5. Difusión de imágenes y el problema del movimiento
6. Diferencias entre sistemas de coordenadas en imágenes médicas
7. Normalización de sistemas de coordenadas
8. Pasos para realizar una registración de imágenes
   • 8.1 Selección del método de optimización
   • 8.2 Selección del modelo de transformación
   • 8.3 Selección de la métrica de similitud
   • 8.4 Aplicación de la transformación y comparación con la métrica
9. Conclusiones

Registración de imágenes en imágenes médicas: Una guía completa

🔍 Introducción

¡Hola a todos y bienvenidos al taller de registración de imágenes en Taipei! Hoy presentaré el tema de la registración de imágenes, que es un paso común en el campo de las imágenes médicas. La registración de imágenes está presente en todos los pasos del proceso de imágenes por difusión, por lo que es imprescindible entender su funcionamiento. Mi objetivo es explicar los conceptos básicos detrás de la registración de imágenes y desmitificar este proceso que puede resultar intimidante para algunos. Soy Serge Kudov, ingeniero de software del grupo de investigación Guy Faridis y uno de los colaboradores principales del proyecto DIVE y te guiaré a través de esta presentación.

💡 Conceptos básicos de la registración de imágenes

La registración de imágenes es un problema de alineación en el que buscamos encontrar una transformación que ajuste una imagen móvil a una imagen fija. Esto se logra encontrando una "dislocación" (en términos más técnicos, un vector de desplazamiento) que permita que la imagen móvil se ajuste a la imagen fija. En otras palabras, la registración busca encontrar una transformación T que cumpla con la ecuación: "F(T(X)) = Y", donde X es la imagen móvil y Y es la imagen fija.

Existen varias razones por las que necesitamos realizar la registración de imágenes en el campo de las imágenes médicas. Una de ellas son las diferentes modalidades y dimensionalidades de adquisición de imágenes. También hay casos en los que el movimiento del paciente durante la adquisición de imágenes puede llevar a mediciones incorrectas. Además, existen diferentes sistemas de coordenadas utilizados en aplicaciones de imágenes médicas, lo que puede generar desalineaciones entre diferentes conjuntos de datos.

🔬 Metodología de la registración de imágenes

La registración de imágenes es un problema de optimización. Nuestro objetivo es encontrar el mínimo global de una función de medida que compara dos conjuntos de datos. Al inicio del proceso, comparamos dos imágenes y buscamos minimizar la diferencia entre ellas. Para lograr esto, debemos elegir un método de optimización, un modelo de transformación y una métrica de similitud adecuados. La elección de estos elementos depende de las características de las imágenes que estamos registrando.

🔄 Modelos de transformación avanzados

Existen dos categorías principales de modelos de transformación utilizados en la registración de imágenes: transformación lineal y transformación no lineal. La transformación lineal se compone de rotación, escala, transformación y refinamiento. Preserva la longitud, el ángulo y la paralelidad. Por otro lado, la transformación no lineal se aplica localmente y puede utilizar técnicas como LDDMM o elastoformografía (geoformorfismo). En este caso, no se preserva la paralelidad, lo que permite una mayor flexibilidad en el ajuste de la imagen móvil a la imagen fija.

🌀 Difusión de imágenes y el problema del movimiento

En el campo de la difusión de imágenes, nos enfrentamos frecuentemente al problema del movimiento durante la adquisición de imágenes en pacientes, especialmente en niños. El movimiento del paciente entre la adquisición de las diferentes rebanadas de una imagen puede generar mediciones incorrectas y distorsionar los resultados. Afortunadamente, la registración de imágenes puede solucionar este problema al alinear las imágenes y corregir el movimiento.

🌐 Diferencias entre sistemas de coordenadas en imágenes médicas

En aplicaciones de imágenes médicas, se utilizan diferentes sistemas de coordenadas, como el sistema de coordenadas espaciales del escáner, el sistema de coordenadas anatómicas (por ejemplo, anterior-posterior, izquierda-derecha, superior-anterior) y el sistema de coordenadas estándar (ICG). Estas diferencias en los sistemas de coordenadas pueden generar desalineaciones en los datos, lo que hace necesario normalizarlos y asegurar que estén en el mismo sistema de coordenadas para una correcta registración.

⚙️ Pasos para realizar una registración de imágenes

Para llevar a cabo una registración de imágenes, es necesario seguir una serie de pasos:

1. Selección del método de optimización: Depende de las características de las imágenes y del problema que se desea resolver.
2. Selección del modelo de transformación: ¿Qué tipo de transformación necesitamos para ajustar las imágenes?
3. Selección de la métrica de similitud: ¿Cómo evaluamos qué tan bien se ajustan las imágenes? Existen diferentes métricas disponibles según el tipo de imágenes que estamos registrando.
4. Aplicación de la transformación y comparación con la métrica: Aplicamos la transformación obtenida y comparamos las imágenes registradas con la métrica seleccionada.

💡 Conclusiones

En resumen, la registración de imágenes es un paso importante en el campo de las imágenes médicas que nos permite alinear imágenes móviles con imágenes fijas. Esto es especialmente importante cuando se comparan diferentes modalidades o se desea corregir el movimiento del paciente durante la adquisición de imágenes. La registración de imágenes implica una serie de pasos, como la selección del método de optimización, el modelo de transformación y la métrica de similitud adecuados. Espero que esta guía te haya proporcionado una comprensión básica de la registración de imágenes en imágenes médicas y te haya ayudado a desmitificar este proceso. ¡Hasta la próxima!