تتبع الحركة القلبية في صور الرنين المغنطيسي باستخدام طريقة تسجيل الصور اللاخطي Tracking the cardiac motion in MRI by using nonlinear image registration

Abstract

إن عملية تتبع حركة القلب تساعد الطبيب على تحديد مكان الإصابة الفعلي في العضلة القلبية لمرض ما كالاحتشاء القلبي، وعلى درجة أو نسبة الخطورة الحاصلة للمنطقة المصابة من القلب لذا فإنه في هذا البحث تم تجريب وتطبيق ثلاث تقنيات مختلفة للتسجيل اللاخطي على الصور القلبية المحصلة بطريقة الرنين المغنطيسي من أجل تتبع حركة القلب والتي تعتبر سريعة وذات سعة صغيرة أولى هذه التقنيات يعتمد على تطبيق خوارزمية ديمون المرتكزة على مبدأ التمويه البصري، وثانيها تعتمد على تطبيق نقاط تحكم باستخدام طريقة العناصر المنتهية لتتبع مكان تغير إزاحة هذه النقاط، أما ثالث هذه التقنيات فيعتمد على طريقة سبلاين ب (شرائح ب) وحساب الإزاحة بواسطة تحريك الأشكال الحرة ولقد اعتمدنا على حساب مجموع الفرق التربيعي كمعيار تشابه في طرق التسجيل المذكورة لحساب الإزاحات للحركة القلبية حيث يستخدم في حالات التسجيل لصور من نوع واحد وفي حال وجود ضجيج ضبابي، كما هو الحال في صور الرنين المغنطيسي ولقد تبين أن التسجيل المعتمد على طريقة سبلاين ب أعطى أفضل النتائج في تتبع الحركة القلبية، ويمكن استخدامه بكفاءة لتسجيل صور الرنين المغنطيسي للقلب، وبالتالي احتساب حركة القلب

The process of tracking the heart motion helps the physicians to locate the actual incidence of myocardial disease like ischemia and on the possible risk degree of the affected area of the heart In the present work three different techniques of nonlinear image registration were implemented and applied to cardiac Magnetic Resonance Images (MRI) to track the heart motion which is fast and small amplitude The first of these techniques depends on Demons algorithm that is based on optical flow principle and the second approach based on applying control points by using the finite elements method to track the location change displacements of these points the third technique depends on BSplines curves and the displacements are calculated by Free Form Deformations (FFD) approach The sum of squared difference (SSD) has been adopted as a similarity metric for the registration methods mentioned above to calculate the displacements of heart motion that is being used in cases of registering the monomodality images and in case of Gaussian noise as in MR images It has shown that the registration method based on BSpline has given the best results and can be used efficiently for MR images registration and thus calculate the heart displacement