Mejora de resultados de segmentación y tractografía mediante la fusión de diferentes tipos de imágenes de resonancia magnética cerebrales

El tálamo es una de las partes del cerebro más importantes: este interviene en una gran cantidad de procesos mentales que dan forma a nuestra manera de percibir las cosas y de actuar sobre el entorno que nos rodea. Por lo tanto, la delineación precisa de las subregiones talámicas de la materia gris...

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Autores:

Tipo de recurso:: masterThesis

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Pontificia Universidad Javeriana

Repositorio:: Repositorio Universidad Javeriana

Idioma:

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description	El tálamo es una de las partes del cerebro más importantes: este interviene en una gran cantidad de procesos mentales que dan forma a nuestra manera de percibir las cosas y de actuar sobre el entorno que nos rodea. Por lo tanto, la delineación precisa de las subregiones talámicas de la materia gris es de suma importancia clínica; no obstante, el tálamo no tiene límites claramente contrastados en todas las imágenes de RM, por lo que es un desafío difícil incluso para un radiólogo. Por esta razón, se planteó el siguiente objetivo: Desarrollar un algoritmo que permita hacer una fusión de diferentes tipos de imágenes de resonancia magnética (RM), con el fin de obtener una delineación clara de las estructuras cerebrales a la hora de hacer segmentación y con esto obtener resultados confiables de tractografía. Para esto, se siguió una metodología de 6 fases: Investigación, análisis de datos, interpretación, diseño, ejecución y evaluación. Con el protocolo de experimentación se probaron 4 diferentes combinaciones de registro: T1+T2, T2+T1, DTI+T1 y DTI+T2. Se encontró que con la única combinación con la que se obtenían límites mejor contrastados era con DTI+T2, además de ser la experiencia con menor costo de computación. A pesar de que la segmentación no fue perfecta para separar el tálamo del resto de estructuras cerebrales, se vio una diferencia clara entre las imágenes del registro y la imagen de referencia. Por lo que el registro/fusión debe hacerse de la siguiente manera: Imágenes: DTI, T2.Transformación: BSpline de resolución múltiple con 3 niveles.Métrica: Mattes.Optimizador: Gradiente descendente.Interpolador: Lineal.
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Por lo tanto, la delineación precisa de las subregiones talámicas de la materia gris es de suma importancia clínica; no obstante, el tálamo no tiene límites claramente contrastados en todas las imágenes de RM, por lo que es un desafío difícil incluso para un radiólogo. Por esta razón, se planteó el siguiente objetivo: Desarrollar un algoritmo que permita hacer una fusión de diferentes tipos de imágenes de resonancia magnética (RM), con el fin de obtener una delineación clara de las estructuras cerebrales a la hora de hacer segmentación y con esto obtener resultados confiables de tractografía. Para esto, se siguió una metodología de 6 fases: Investigación, análisis de datos, interpretación, diseño, ejecución y evaluación. Con el protocolo de experimentación se probaron 4 diferentes combinaciones de registro: T1+T2, T2+T1, DTI+T1 y DTI+T2. Se encontró que con la única combinación con la que se obtenían límites mejor contrastados era con DTI+T2, además de ser la experiencia con menor costo de computación. A pesar de que la segmentación no fue perfecta para separar el tálamo del resto de estructuras cerebrales, se vio una diferencia clara entre las imágenes del registro y la imagen de referencia. Por lo que el registro/fusión debe hacerse de la siguiente manera: Imágenes: DTI, T2.Transformación: BSpline de resolución múltiple con 3 niveles.Métrica: Mattes.Optimizador: Gradiente descendente.Interpolador: Lineal.The thalamus is one of the most important parts of the brain: it is involved in a large number of mental processes that shape our way of perceiving things and acting on the environment that surrounds us. Therefore, the precise delineation of the thalamic gray matter subregions is of paramount clinical importance. However, the thalamus does not have clearly contrasted boundaries on all MR images, making it a difficult challenge even for a radiologist. For this reason, the following objective was set: Develop an algorithm that allows merging different types of magnetic resonance images (MRI), in order to obtain a clear delineation of brain structures in image segmentation processes and with this, obtain reliable tractography results. For this, a 6-phase methodology was followed: Research, data analysis, interpretation, design, execution and evaluation. With the experimentation protocol, 4 different registry combinations were tested: T1 + T2, T2 + T1, DTI + T1 and DTI + T2. It was found that the only combination with which the best contrasted limits were obtained was with DTI + T2, in addition to being the experience with the lowest computing cost. Although the segmentation was not perfect to separate the thalamus from the rest of the brain structures, a clear difference was seen between the registry images and the reference image. So the registration/fusion should be done as follows: Images: DTI, T2.Transformation: Multi-resolution BSpline with 3 levels.Metric: Mattes.Optimizer: Gradient descent.Interpolator: Linear.Magíster en BioingenieríaMaestríaMaestría en BioingenieríaFacultad de IngenieríaFacultad de Arquitectura y DiseñoFacultad de CienciasFacultad de MedicinaFacultad de OdontologíaFlórez Valencia, LeonardoBustacara Medina, César JulioParra Rodríguez, Carlos Alberto2021-10-11T13:55:08Z2021-10-11T13:55:08ZTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestríahttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10554/57633https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.57633instname:Pontificia Universidad Javerianareponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianarepourl:https://repository.javeriana.edu.coinfo:eu-repo/semantics/openAccessDe acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, "Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores", los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2reponame:Repositorio Universidad Javerianainstname:Pontificia Universidad Javerianainstacron:Pontificia Universidad Javeriana2022-04-29T17:34:02Z

Mejora de resultados de segmentación y tractografía mediante la fusión de diferentes tipos de imágenes de resonancia magnética cerebrales

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