Registrado
Registrado
El registrado es el proceso mediante el cual se superponen de forma coincidente dos imágenes médicas tomadas en momentos temporales diferentes, correspondientes a la misma parte del cuerpo y generalmente al mismo paciente, a fin de poder comprobar la evolución de una lesión/enfermedad/operación.
Mediante esta comparación de imagen se estudian las diferencias entre ambas, pero para que esto sea posible de la manera más intuitiva posible se ha de lograr la coincidencia por superposición lo más exacta posible. Esto ha de hacerse con dos imágenes que, además de haber sido tomadas en momentos temporales diferentes, pueden provenir de equipos diferentes (otro modelo de escáner, por ejemplo) y en los que no se puede garantizar que la posición en la que estaba colocado el paciente ha sido exactamente la misma (variaciones en orientación y desplazamiento).
Un resumen de los posibles escenarios de registrado es:
- estructuras anatómicas cuasi coincidentes: dos imágenes en las que las mismas estructuras anatómicas, de tamaño similar, están presentes en ambas.
- variaciones en la talla del paciente: particularmente en el caso de niños, donde el crecimiento natural hace que existan diferencias de tamaño del cuerpo entero.
- estructuras anatómicas con volúmenes diferentes: cuando se va a estudiar la evolución de una masa tumoral que ha ido creciendo con el tiempo, esta ha aumentado de volumen en una de las imágenes (puede ser la más reciente o la más antigua) y puede que haya desplazado a otras estructuras anatómicas u órganos colindantes.
- estructuras anatómicas inexistentes: tras una cirugía (o tratamiento) en la que se ha practicado una extirpación de parte de tejido (órgano, tumor, hueso, etc...) se han de cotejar pares de en las que hay elementos que no existen en una de las imágenes.
Descripción del procedimiento
En líneas generales el procedimiento a seguir es el de cargar ambas imágenes una junto a la otra, identificar puntos comunes en cada una (los puntos van emparejados, se toma uno en la imagen A y otro en la imagen B. Si ambas imágenes presentan la misma orientación, no será necesario aplicar distorsión alguna para hacerlas coincidir; pero esto no suele ser lo más común. Entonces se ha de seleccionar cual de las dos imágenes con las que se trabaja (A o B) se va a aplicar una distorsión para lograr la coincidencia plena.
A la hora de determinar los puntos comunes en ambas imágenes, puede ser necesario moverse entre las diferentes slices de las tres vistas disponibles para que en la imagen A y B se esté mostrando la misma información anatómica.
Módulos
Los módulos de registrado se pueden encontrar en la mitad inferior del desplegable de módulos (Figure 1), están agrupados bajo el nombre Registration:
Tradicionalmente se ha utilizado el registrado en imágenes cerebrales, de ahí que varios de los módulos estén orientados a estos casos específicos.
Terminología
- Landmark: puntos representativos de la imagen (seleccionados por el usuario en ambas imágenes) para asegurar la coincidencia
- Fixed volume: imagen que no va a sufrir transformación alguna
- Moving volume: imagen que se va a transformar para hacerla coincidir con la que se ha seleccionado como fixed volume
Ejemplo: landmark registration
Carga de volúmenes
Una vez cargados los dos juegos de imágenes, se abre el módulo Registration\Landmark registration. En ese momento el módulo pide al usuario que determine cual va a ser el fixed volume y el moving volume (Figure 2) utilizando los desplegables, al hacer click en cada uno de ellos se puede ver cuales son los volúmenes cargados en la escena actual y seleccionar el que corresponda.
La distribución de la pantalla cambia y pasa a ser una rejilla de 3x3 (Figure 3). Por columnas, se muestran las vistas axial, coronal y sagital en las columnas 1, 2 y 3 (esta es la distribución por defecto, a no ser que el usuario decida modificarlo). Por filas se muestra el fixed volume en la fila 1, el moving volume en la fila 2 y el resultado de la superposición de ambos en la fila 3, que pasará a llamarse -transformed.
Selección layout
Si se desea modificar este layout, se hará desde el panel del módulo, modificando las siguientes opciones (Figure 4). Si no fuera relevante alguna de las vistas se puede desactivar y así no ocupa espacio en pantalla, controlar la transparencia de la superposición de imágenes e incluso el zoom:
También, si se desea cambiar los volúmenes con los que se esté trabajando, un poco más arriba en el panel del módulo, utilizando el botón Select Volumes to Register se vuelve al menú de selección descrito en Figure 2.
Por ejemplo, seleccionando Coronal el layout queda así (Figure 5):
Landmarks
Los puntos de cotejamiento, o landmarks, se añaden en el apartado Landmarks del panel del módulo, situado justo debajo de los descritos anteriormente (Figure 6).
Se pulsa el botón ADD y se sitúa el punto (el cursor cambia automáticamente y pasamos a estar en modo fiducials) en el fixed volume haciendo click en el lugar deseado. El programa situará automáticamente ese mismo punto (llamado L-0 en la imagen de ejemplo) en el moving volume. Lo ideal es que estos puntos se coloquen en elementos representativos de ambas imágenes y que sean fácilmente identificables.
Ahora, tal y como se ve en la imagen (Figure 7), el usuario ha puesto el punto en la vista de la primera columna (verde) y Slicer ha puesto el punto en la vista de la segunda columna (amarilla). El landmark de la moving volume no está en el mismo lugar que el de la imagen de la fixed volume (Slicer simplemente lo sitúa en las mismas coordenadas, sin tener en cuenta la imagen y lo que en ella se representa), así que para corregir su localización se hace click en el botón REFINE LANDMARK que está justo debajo de la lista de landmarks presentes en el registrado actual. Entonces podremos desplazar manualmente, pinchando y arrastrando, el landmark del moving volume hasta la posición que consideremos visualmente correcta.
Se continúa añadiendo landmarks hasta considerar que se han puesto los necesarios para el ajuste correcto de ambas imágenes, en este punto del proceso de trabajo dispondremos de un conjunto de puntos (Figure 8), que vienen definidos por su nombre. Se pueden seleccionar haciendo click en el cursor con el icono del crosshair y eliminarse con el icono de la papelera.
El refinado de los landmarks puede apoyarse en dos métodos de refinamiento, BRAINSFit y SimpleITK, pero ninguno de estos métodos suple al operador y a su criterio.
Registrado
No existe un canon que determine el método de registrado a aplicar, puesto que depende de diferentes factores en cada caso, como pueden ser el tipo de imágenes con las que se trabaje, la calidad de las mismas, la anatomía que se esté visualizando y los resultados esperados. Un método estándard y bastante abierto a configuración por parte del usuario es el de la 'Affine Registration (Figure 9), que permite estos tres niveles de ajuste:
- Rigid: permite traslaciones y rotaciones
- Similarity: rigid + cambios de escala uniforme
- Affine: Similarity + deformación
La transformación afín se denomina también transformación lineal y viene definida por diferentes matrices para pasar de un conjunto de coordenadas iniciales a otras [Wikpedia Affine Transformation].
Dependiendo de la calidad y cantidad de landmarks seleccionados el registrado será más o menos exacto y es tarea del operador ir refinando los landmarks para que el resultado sea lo más óptimo posible.
