Inżynier i Fizyk Medyczny 6/2017 vol. 6
379
artykuł
/
article
radioterapia
/
radiotherapy
Szczegóły działania algorytmu
ANACONDA opiera swoje działanie na matematycznej formu-
le, w której problem rejestracji został określony jako problem
optymalizacji nieliniowej, której rozwiązanie przeprowadzane
jest przez specjalnie przygotowany algorytm. Funkcja celów jest
ważoną sumą trzech nieliniowych warunków:
1)
warunek podobieństwa obrazu – mierzony poprzez współ-
czynnik korelacji;
2)
warunek regularyzacji siatki – stworzony aby utrzymywać
płynną i odwracalną siatkę deformacji obrazu;
3)
warunek twardych ograniczeń – dodawany do problemu
optymalizacji, gdy używane są struktury kontrolne i pozwa-
lający na uzyskanie zgodności pomiędzy różnymi zestawa-
mi obrazów w granicach zdefiniowanych struktur.
ANACONDA jest algorytmem wykorzystującym procesory
kart graficznych, dzięki czemu deformacyjna rejestracja obrazu
przeprowadzana jest szybko i dokładnie.
Biomechaniczna deformacyjna
rejestracja obrazu
Algorytm biomechaniczny jest implementacją algorytmu MORFE-
US opracowanego w Princess Margaret Cancer Center w Toronto
[2]. Obszary zainteresowania (struktury), zdefiniowane na obu ze-
stawach obrazów, są źródłem informacji dla algorytmu.
Wydajna i intuicyjna ocena
jakości deformacji
RayStation zawiera kilka wydajnych narzędzi do oceny ilościo-
wej i jakościowej przeprowadzonej deformacji:
––
deformacja może być graficznie przedstawiona jako koloro-
wa siatka deformacji;
––
deformacja może zostać porównana wizualnie z dowolną
inną deformacją lub dowolnym zestawem obrazów w zsyn-
chronizowanym widoku;
––
dla dowolnie zaznaczonego punktu na obrazie oryginalnym
wyświetlony zostanie jego odpowiednik na obrazie defor-
mowanym;
––
dostępne są informacje statystyczne, takie jak: współczyn-
nik korelacji, DICE oraz błąd rejestracji targetu.
Zastosowanie deformacyjnej
rejestracji obrazu
Deformacyjna rejestracja obrazu pozwala na automatyczne prze-
niesienie struktur pomiędzy dwoma zestawami obrazów, uspraw-
niając proces ponownego planowania leczenia lub umożliwiając
konturowanie na innych obrazach niż CT planowania. Jakikolwiek
rozkład dawki, zarówno obliczony w RayStation, jak i zaimporto-
wany z innego systemu, może zostać zdeformowany na nowy ob-
raz. Zastosowanie deformacyjnej rejestracji obrazu w śledzeniu
zmian rozkładu dawki oraz radioterapii adaptacyjnej omówimy w
następnym numerze. Serdecznie zapraszamy do lektury.
1.
K. Kadoya et al.:
Multi-institutional validation study of com-
mercially available deformable image registration software for
thoracic images
, Int J Radiat Oncol Biol Phys., 96(2), 2016,
422-431.
2.
K.K. Brock et al.:
Accuracy of finite element model-based mul-
ti-organ deformable image registration
, Med. Phys., 32(6),
2005, 1647-1659.
Ryc. 2
Fuzja obrazu CT i CBCT. Po lewej: deformacyjna rejestracja; po prawej –
sztywna rejestracja obrazu. Linia przerywana: struktury obrysowane na CBCT; linia
ciągła: struktury CT planowania leczenia
Szczegóły działania algorytmu
Deformacja jest przeprowadzana w oparciu o warunki brzegowe
obliczone ze struktur kontrolnych. Współczynniki elastyczności
są dopasowane dla każdego rodzaju struktury. Algorytm wspie-
ra przesuwające się względem siebie struktury. Ma to znaczenie
np. w deformowaniu obrazu oddychającego pacjenta, na którym
obraz wnętrza płuca przesuwa się względem mniej ruchomej
ściany klatki piersiowej.
