Enregistrement (Registration)
Registration
L'enregistrement (Registration) est le processus par lequel deux images médicales prises à des moments différents, correspondant à la même partie du corps et généralement au même patient, sont superposées par coïncidence afin de vérifier l'évolution d'une blessure/maladie/opération.
Grâce à cette comparaison d'images, les différences entre les deux sont étudiées, mais pour que cela soit possible de la manière la plus intuitive possible, la coïncidence de chevauchement doit être réalisée aussi précisément que possible. Ceci doit être fait avec deux images qui, en plus d'être prises à des moments différents, peuvent provenir d'équipements différents (un autre modèle de scanner, par exemple) et où il n'est pas possible de garantir que la position dans laquelle le patient a été placé était exactement la même (variations d'orientation et de déplacement).
Un résumé des scénarios d'enregistrement possibles est :
- Structures anatomiques quasi-correspondantes : deux images dans lesquelles les mêmes structures anatomiques, de taille similaire, sont présentes dans les deux.
- Variations de la taille du patient : en particulier dans le cas des enfants, où la croissance naturelle entraîne des différences dans la taille du corps entier.
- structures anatomiques avec différents volumes : lorsqu'il s'agit d'étudier l'évolution d'une masse tumorale qui s'est développée au fil du temps, elle a augmenté de volume dans l'une des images (elle peut être la plus récente ou la plus ancienne) et peut avoir déplacé d'autres structures anatomiques ou organes adjacents.
- des structures anatomiques inexistantes : après une intervention chirurgicale (ou un traitement) dans laquelle une partie du tissu (organe, tumeur, os, etc.) a été enlevée, il faut comparer des paires d'éléments qui n'existent pas dans une des images.
Description de la procédure
En général, la procédure à suivre est de charger les deux images l'une à côté de l'autre, d'identifier les points communs dans chacune d'elles (les points sont appariés, l'un est pris dans l'image A et l'autre dans l'image B). Si les deux images ont la même orientation, aucune distorsion ne sera nécessaire pour les faire correspondre, mais ce n'est généralement pas le cas. Ensuite, vous devez choisir laquelle des deux images avec lesquelles vous travaillez (A ou B) appliquera une distorsion pour obtenir une coïncidence totale.
Lors de la détermination des points communs aux deux images, il peut être nécessaire de se déplacer entre les différentes tranches des trois vues disponibles pour que les mêmes informations anatomiques soient affichées dans les images A et B.
Modules
Les modules d'enregistrement se trouvent dans la moitié inférieure du menu déroulant du module (Figure 1), ils sont regroupés sous le nomRegistration :
Traditionnellement, l'imagerie cérébrale a été utilisée, c'est pourquoi plusieurs modules sont orientés vers ces cas spécifiques.
Terminologie
- Landmark: points représentatifs de l'image (sélectionnés par l'utilisateur dans les deux images) pour assurer la coïncidence.
- Fixed volume: image qui ne va subir aucune transformation.
- Moving volume: image à transformer pour correspondre à celle sélectionnée commevolume fixe.
Exemple: landmark registration
Charge de volumes
Une fois que les deux ensembles d'images sont chargés, le module Registration\Landmark registration' est ouvert. A ce moment, le module demande à l'utilisateur de déterminer quel sera le fixed volume et lemoving volume (Figure 2) en utilisant les listes déroulantes, en cliquant sur chacun d'eux vous pouvez voir quels sont les volumes chargés dans la scène actuelle et sélectionner le volume correspondant.
La disposition de l'écran devient une grille de 3x3 (Figure 3). Par colonnes, les vues axiale, coronale et sagittale sont affichées dans les colonnes 1, 2 et 3 (c'est la disposition par défaut, à moins que l'utilisateur ne décide de la modifier). Par lignes le fixed volume dans la ligne 1 est affiché, le moving volume dans la ligne 2 et le résultat du chevauchement des deux dans la ligne 3, qui sera renommé -transformed.
Sélection layout
Si vous souhaitez modifier cette disposition, cela se fera à partir du panneau des modules, en modifiant les options suivantes (Figure 4). Si l'une des vues n'est pas pertinente, vous pouvez la désactiver et ainsi ne prendre aucun espace à l'écran, contrôler la transparence de l'image superposée et même le zoom :
Figure 2. Aussi, si vous voulez changer les volumes avec lesquels vous travaillez, un peu plus haut sur le panneau du module, en utilisant le bouton Select volumes to register, vous retournerez au menu de sélection décrit dans
Par exemple, en sélectionnant Coronal le layout reste ainsi (Figure 5):
Landmarks
Les points de correspondance, ou landmarks, sont ajoutés à la section Landmarks du panneau du module, situé juste en dessous de ceux décrits ci-dessus. (Figure 6).
Appuyez sur le bouton ADD et placez le point (le curseur change automatiquement et nous sommes en mode fiducial) sur le fixed volume en cliquant sur l'endroit désiré. Le programme placera automatiquement le même point (appelé L-0 dans l'image d'exemple) dans le moving volume. Idéalement, ces points devraient être placés sur des éléments représentatifs des deux images et facilement identifiables.
Maintenant, comme le montre l'image (Figure 7), l'utilisateur a mis le point dans la vue de la première colonne (vert) et Slicer a mis le point dans la vue de la deuxième colonne (jaune). Le landmark du moving volume n'est pas au même endroit que l'image du fixed volume (Slicer le place simplement dans les mêmes coordonnées, sans tenir compte de l'image et de ce qu'il représente), donc pour corriger son emplacement, cliquez sur le bouton REFINE LANDMARK qui se trouve juste en dessous de la liste des repères présents dans le registre actuel. Ensuite, nous pouvons déplacer manuellement, en cliquant et en faisant glisser, le landmark du moving volume jusqu'à la position que nous considérons visuellement correcte.
Nous continuons à ajouter des landmarks jusqu'à ce que nous considérons que nous avons mis les nécessaires pour l'ajustement correct des deux images, à ce point du processus de travail, nous aurons un ensemble de points (Figure 8), qui sont définis par leur nom. Ils peuvent être sélectionnés en cliquant sur le curseur avec l'icône crosshair (reticule) et supprimés avec l'icône de la poubelle.
Le raffinement des repères peut être basé sur deux méthodes de raffinage, BRAINSFit et SimpleITK, mais aucune de ces méthodes ne peut remplacer l'opérateur et ses critères.
Registration
Il n'y a pas de canon qui détermine la méthode d'enregistrement à appliquer, puisqu'elle dépend de différents facteurs dans chaque cas, tels que le type d'images avec lesquelles vous travaillez, leur qualité, l'anatomie que vous visualisez et les résultats attendus. Une méthode standard et assez ouverte à la configuration par l'utilisateur est le Affine Registration (Figure 9), qui permet ces trois niveaux de réglage :
- Rigid : permet les traductions et les rotations.
- Similarity : rigide + changement d'échelle uniforme
- Affine : Similarité + déformation (shear)
La transformation affine est également appelée transformation linéaire et est définie par différentes matrices pour passer d'un ensemble de coordonnées initiales à d'autres. [Wikpedia Affine Transformation].
En fonction de la qualité et de la quantité des points de repère sélectionnés, l'enregistrement sera plus ou moins précis et il appartient à l'opérateur d'affiner les points de repère afin que le résultat soit le plus optimal possible.
