Imágenes cerebrales, registro de lesiones y reconstrucción 3D en imágenes DICOM MRI

Introducción

Actualmente existe un gran interés por desarrollar de manera efectiva sistemas de imagen para visualizar el cerebro en 3D, mediante tecnología de imagenología con resonancia magnética (MRI-Magnetic Resonance Imaging). La principal ventaja de este sistema es que permite proporcionar mediciones cuantitativas del cerebro, sin asumir modelos geométricos simplificados asociados con sistemas convencionales en 2D.

Debido a esto, se propuso el desarrollo de un MRI de registro cerebral junto con un sistema de reconstrucción en 3D para tener una reconstrucción acertada de las imágenes DICOM en 2D, junto con las lesiones de sujetos con esclerosis múltiple.

Metología

En primer lugar, se realizó una la adquisición de un phantom y DICOM MRI image. El phantom es un cilindro con un diámetro de 190 mm, altura de 148 mm y grosor de 3 mm. Dentro, este cilindro cuenta con varios arreglos, incluyendo una red de 88 rectángulos pequeños, cilindros y otros objetos de interés. Este aparato sirve para adquirir las imágenes.

En segundo lugar y una vez obtenidas las imágenes, se realizó el procesamiento y el filtrado. Esto se hizo estirando y desplazando histogramas, para así cubrir todos los niveles en la escala de grises. Después, se hizo la segmentación de la lesión de manera manual por un experimentado neurólogo y ratificada por un radiólogo. El neurólogo delineó manualmente las lesiones del cerebro uniendo los puntos de los bordes entre la lesión del cerebro y la materia blanca. El delineado manual se realizó usando una interfaz gráfica en el software MATLAB.

Finalmente, se realizó la reconstrucción 3D y la estimación del volumen 3D.  Los cortes del MRI del cerebro se juntaron para realizar un volumen 3D, usando el método de renderización iso-surface. Los puntos en espacio se unieron por cementos de líneas para que de esa manera formen una red poligonal. En lo que corresponde a la estimación del volumen, se llevó a cabo un proceso de filtrado, detección y segmentación de bordes. El límite de las lesiones cerebrales se obtuvo usando el método de detección de bordes de Sobel. Todo los bordes de cada lámina se conectaron para crear el contorno que formaría la representación 3D del tumor.

Resultados

Los resultados se sustrajeron de la imagen DICOM MRI de un paciente masculino de 67 años de edad. En esta imagen se seleccionaron algunos puntos anatómicos para poder guiar al método de registro para generarlo correctamente. Las lesiones mostradas con el phantom muestran 9 segmentos de los cuales se creó una reconstrucción 3D

En cuanto al phantom, este mostró una mejora en la métrica y para la imagen MRI. El volumen y el perímetro se mantuvo igual.

Conclusión

Se puede concluir que se cumplieron los objetivos del trabajo, ya que se presentó un sistema integrado para el registro y reconstrucción en 3D desde imágenes DICOM MRI del cerebro y las lesiones por esclerosis múltiple. Las lesiones 3D se insertaron en la imagen 3D MRI del cerebro, el volumen relativo de los tumores fue medido con respecto al tamaño del cerebro y el método que fue incorporado a un software integrado se evaluó con base a un método cuantitativo con el phantom y las imágenes MRI del cerebro. Este puede ser usado para detectar, extraer y dar seguimiento a las lesiones para analizar la evolución y el impacto.

Traducido y adaptado de: Loizou, C. Papacharalambous, C. Samaras, G. (2017) Brain Image and Lesions Registration and 3D Reconstruction in Dicom MRI Images [PDF] Recopilado y traducido de: https://ieeexplore-ieee org.udlap.idm.oclc.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8104230