Date post: | 23-Jan-2016 |
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VISUALIZACIÓN Y RECONSTRUCCION DE IMÁGENES DICOM DE
ESTUDIOS DE RESONANCIAS MAGNÉTICAS
REALIZADO POR:José Antonio Mora MartínezFrancisco de Paula Lobato Rodríguez
DIRIGIDO POR:Pedro Real Jurado
1. Reconstrucción de las vistas sagital y coronal de un estudio de resonancia magnética en vista axial.
2. Primer paso de una línea de investigación y desarrollo.
3. Trabajo de documentación.
4. Implementación e implantación de procedimientos matemáticos:
1
OBJETIVOS:
Reconstrucción
Interpolación
Registro
2
1. Resonancia Magnética.
2. DICOM.
3. OpenDICOM.
4. Implicaciones matemáticas.
5. Aplicación informática.
CONCEPTOS:
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RESONANCIA MAGNÉTICA
Es una herramienta que goza de gran difusión por su enorme utilidad.
Es una técnica que permite obtener imágenes precisas de los órganos internos del cuerpo e información del estado funcional de los tejidos.
La imagen está codificada mediante la transformada de Fourier en una matriz de datos conocida como Espacio K.
Para su tratamiento informático, como norma general, la RM usa el soporte que ofrecen los archivos de tipo DICOM para manipular la información.
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DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) se publicó por vez primera en 1993 por la NEMA (National Electrical Manufacturers Association) y fue desarrollado conjuntamente con el ACR (American College of Radiology).
DICOM
Se utiliza casi exclusivamente para el tratamiento de imágenes médicas.
El estándar DICOM describe el formato de archivos y la especificación de los datos primordiales de un paciente en la imagen y está en continua renovación.
El estándar consiste en diversas partes o secciones cada una de las cuales se refiere a un componente específico de dicho estándar. En la última publicación se establecen 18 secciones.
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DICOM (Formato del archivo)
Preámbulo
Prefijo
Data Element
Data Element
Data Element
Data Element
. . .
HEADER
DATA SET
Value Field
DATA ELEMENT
Tag
Etiqueta de identificaci
ón
VR
Valor de representación para el tipo
de dato
Información relativa al paciente
Value Length
Longitud del dato
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La librería OpenDICOM#
La biblioteca de clases openDICOM# forma parte del proyecto openDICOM.NET y proporciona una API para DICOM en C#.
Aparte de openDICOM existen otras opciones de software libre disponibles:
VTK (Visualization ToolKit)
ITK (Insight ToolKit)
MITK (Medical Imaging Interaction
ToolKit) DCMTK (DiCoM
ToolKit)
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La librería OpenDICOM#
openDICOM persigue dos objetivos fundamentales:
Proporcionar un entorno limpio y
claro Uso de XML para facilitar la programación sobre DICOM
Estructura de la biblioteca:
Implementación del contenido del archivo DICOM Tratamiento de archivos.
Implementación del Diccionario de Datos.
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Algoritmia Matemática
Tres procesos fundamentales
Reconstrucción de las vistas coronal y sagital. Interpolación de cortes en el estudio de origen. Registro de puntos en el volumen global del estudio (axial, coronal y sagital).
Motivaciones
Mecanismos útiles para la visualización y el tratamiento de estudios RMN. Soporte para futuros métodos avanzados.
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Reconstrucción I
Objetivo: Obtención de vistas coronal y sagital
Reconstrucciónaxial
coronal sagital
Conceptos implicados:
Volumen definido por tres vistas (tres conjuntos de imágenes).
Slice Thickness: espacio real entre cortes (DICOM). Pixel Spacing: distancia real entre píxels (DICOM).
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Reconstrucción II
Aproximación a la solución coronal: Modelo tridimensional
Bloque 1
Bloque 2
Bloque 3
Bloque 4
Eje Y
Eje Z
Eje X
Cortes Coronales 1. División axial en bloques2. Formación corte i
2.1. Bloque i de cada corte2.2. Rotación del bloque
2.1. Inserción en la imagen
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Reconstrucción III
Del modelo ideal al modelo real...
Y
X
Z
Y
X
Z
Problemas a resolver
Definición de bloques en cada plano. Extracción de información útil. Formación de un nuevo corte.
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Reconstrucción IVDivisión en bloques de cada plano
. . . NFilas
NCols
Nº Bloques = NumCortes
PíxelsBloque =NumFilas/ NumCortes
Extracción de información útil
X
Y
Z Bloque axial tridimensional
Información coronal
X
Y
Bloque axial bidimensional
¿?
Solución: Media Aritmética de cada columna
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Reconstrucción V
Formación de un nuevo corte coronal
Corte coronal i formado a partir de la información obtenida de los bloques i de cada corte axial.Bloque 1
Bloque 2
Bloque i
Bloque N
...
...
Corte axial
INFORMACIÓN i
Cols1
INFORMACIÓN CORTE 1
M 1
INFORMACIÓN CORTE 2
INFORMACIÓN CORTE 3
INFORMACIÓN CORTE 4
INFORMACIÓN CORTE N
. . .
Slice Thickness (mm)
Pixel Spacing (mm)
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Reconstrucción VII
Factores influyentes
Resolución de cada corte axial: a mayor resolución, mayor tamaño de bloque y, en consecuencia, mayor pérdida de información. Número de cortes del estudio axial: a mayor número de cortes, mayor número de bloques y, en consecuencia, menor pérdida de información Grado de expansión: a mayor grado de expansión, menor calidad visual de la reconstrucción
SITUACIÓN IDEAL DE PARTIDA: N x N x N
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Interpolación I
Respuesta al segundo factor de influencia.
Objetivo:
Incrementar el número de cortes del estudio axial de partida.
Consecuencias: Aproximación a la situación ideal
Aumenta el número de bloques en el que hemos de dividir cada corte.
Disminuye a la mitad la distancia entre cortes.
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Registro de puntos I
Objetivo
Localización de un punto de referencia en el espacio global del estudio.
Eje X
Eje Y
Eje Z
Punto de referencia
Vista de referencia
Volumen del estudio global
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Registro de puntos II
Condición inicial: Punto de referencia contenido en un corte axial.
Objetivos
Localización del punto de referencia en el corte coronal correspondiente.
Localización del punto de referencia en el corte sagital correspondiente.
Procedimiento
Idea similar a la seguida para la reconstrucción. Proceso inverso.
Registro de puntos III
1. División en bloques verticales y horizontales
Bloque 1
Bloque 2
Bloque i
Bloque N-1
Bloque N
Corte axial de referencia
Bloque jBloque 1
Corte Coronal = i
Corte Sagital = j
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Registro de puntos IV
2. Coordenadas coronales
Y
X
Bloque axial
Y
X
Columna i que contiene al punto
Bloque Coronal180º
X = NumColumnasBloque – i – 1
2.1 Coordenada X
Uso de la coordenada X del punto en el corte axial...
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Registro de puntos V
2. Coordenadas coronales
2.1 Coordenada Y
Uso del número de corte axial de referencia...
Corte axial i que contiene el punto de referencia
Bloque i del corte coronal
Y = NumCorteAxial * GradoExpansion + GradoExpansion/2
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Aplicación Informática I
Objetivo
Proporcionar herramientas de visualización, reconstrucción, registro e interpolación.Funcionalidad
Decodificación de ficheros DICOM. Reconstrucción coronal y sagital. Interpolación axial. Registro de puntos. Almacenamiento de información de registro. Medición de tiempos. Tratamiento básico de imagen. Monitorización de procesos.
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