Métodos de fusión de las etiquetas basadas en registro no rígido Sandra Rodríguez Rodrigo

INTRODUCCIÓN Enfermedades neurodegenerativas Ciertos trastornos psiquiátricos VolumenÁrea Frecuentemente asociados con cambios estructurales en el cerebro.

Volumen del hipocampo Puede ser crucial para el diagnóstico de enfermedades tales como el Alzheimer o la Esquizofrenia.

 Métodos de fusión  Freesurfer

MÉTODOS DE FUSIÓN Segmentaciones de múltiples atlas Única segmentación Se combinan Fusión de etiquetas Atlas

MÉTODOS DE FUSIÓN  GLOBALES Majority Voting Weighted Voting  LOCALES Generalized Local Weighted Voting STAPLE

ESTRATEGIAS GLOBALES Votación por mayoría – Majority Voting (MV)  Es la técnica mas sencilla y más utilizada en la segmentación de imágenes médicas.  Todas las segmentaciones a fusionar tienen exactamente el mismo peso.

1, if i = e k (x) 0, otherwise W k,i (x) A cada voxel se le asigna la etiqueta con la que coinciden varias segmentaciones.

Votación ponderada – Weighted Voting (WV)  Tiene como particularidad la asignación de ponderaciones a cada segmentación de manera global. m p, if i = ek(x) 0, otherwise Wk,i (x) m: medida de similitud entre el atlas y la imagen de origen p: exponente de ganancia asociado.

GWV-MIGWV-NCCGWV-MSD Ganancia p84 Ganancia p IBSR Database 46 Valores de p

Limitaciones de usar Estrategias Globales Ejemplo de limitación de estrategias globales. Artaechevarria09

Generalized Local Weighted Voting (LWV)  Asignación de un peso diferente para cada voxel  Se calcula para cada píxel la medida de similitud en un subvolumen de la imagen dependiente del píxel.

[m(s,r)] p, if i = e k (x) 0, otherwise W k,i (x) m depende ahora de dos parámetros que son s: shape r: radio

LWV-MILWV-NCCLWV-MSD Ganancia r1510 Ganancia p85-6 Ganancia p IBSR Database 82 Valores de p

STAPLE  STAPLE (Simultaneous Truth and Performance Level Estimation) trata la fusión de etiquetas como un problema de maximización de probabilidades y lo resuelve usando EM.  Este algoritmo procede realizando estimaciones de manera iterativa y maximizando la función de probabilidad.

Breve comparativa  Estrategias localesAlto contraste  Estrategias globales Intensidades similares No se puede determinar cuál es el óptimo para todos los casos.

FREESURFER Software de código abierto para el procesamiento y análisis de imágenes de resonancia magnética MRI del cerebro humano. skull-stripping cortical and subcortical segmentations etc.

Skull-stripping Proceso de separar el cerebro (materia gris (GM) y materia blanca (WM)) de lo que no lo es (como por ejemplo el cráneo o la dura madre) Semi-automática Automática BET, BSE, MAPS, HWA.

HWA Hybrid Watershed Algorithm (HWA) Obtención de brainmask.mgz Aplicar el algoritmo watershed Valor de h h > 25 si parte del cerebro se ha eliminado h < 25si parte del cerebro queda sin eliminar

ICV Suma de materia gris (GM) y materia blanca (WM). Se puede encontrar en el archivo aseg.stats Corrección aplicando la transformación talairach.xfm Protocolo Enigma

EXPERIMENTACIÓN MÉTODOS DE FUSIÓN Votación por mayoría – Majority Voting (MV) SIN MEX Target 1 Elapsed time is seconds. Elapsed time is seconds. DICE: Target 2 Elapsed time is seconds. Elapsed time is seconds. DICE: Target 3 Elapsed time is seconds. Elapsed time is seconds. DICE: … La media de los DICE es:

MEX Target 1 Elapsed time is seconds. Elapsed time is seconds. DICE: Target 2 Elapsed time is seconds. Elapsed time is seconds. DICE: Target 3 Elapsed time is seconds. Elapsed time is seconds. DICE: La media de los DICE es:

EXPERIMENTACIÓN FREESURFER

ICV

FUTURAS LÍNEAS MEX Votación ponderada – labelPriorTerm Skull-stripping e ICV del resto de imágenes del Proyecto Vallecas

BIBLIOGRAFÍA  [1] Xabier Artaechevarria, Arrate Munoz-Barrutia, and Carlos Ortiz-de Solorzano. Combination strategies in multi-atlas image segmentation: Application to brain mr data. Medical Imaging, IEEE Transactions on, 28(8):1266{1277,  [2] M.Carmen Tobar Carlos Platero. A label fusion method using conditional random elds with higher-order potentials: Application to hippocampal segmentation (pendiente de publicacion).  [5] Kelvin K Leung, Josephine Barnes, Marc Modat, Gerard R Ridgway, Jonathan W Bartlett, Nick C Fox, Sebastien Ourselin, Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative, et al. Brain maps: an automated, accurate and robust brain extraction technique using a template library. Neuroimage, 55(3):1091{1108,2011.  [6] M Tobar Puente. Optimizacion de una energa mediante cortes de grafos. segmentacion de imagenes