Deformační modely v algoritmech pro prostorovu normalizaci MR obrazů mozku

Mgr. Barbora Malá

Bachelor's thesis

Deformation models in algorithms for spatial normalization of MR brain images

Abstract:

Předkládaná bakalářská práce s názvem Deformační modely v algoritmech pro prostorovou normalizaci MR obrazů mozku se věnuje popisu postupů pro celomozkovou morfometrii mozku v obrazech z magnetické rezonance. Z automatických celomozkových metod pro morfometrii mozku jsou zde detailně popsány dvě z nich, a to morfometrie založená na voxelech a morfometrie založená na deformacích. U obou těchto metod jsou rozebrány kroky předzpracování obrazů před provedením statistické analýzy. Dále je zde zmíněno, jak se v současné době využívá výpočetní neuroanatomie k odhalování anatomických změn v mozku souvisejících s neuropsychiatrickými poruchami. Proces registrace, jenž zahrnuje výpočet transformace mezi souřadnicovými systémy obrazů nebo mezi obrazem a nějakým standardizovaným prostorem reprezentovaným atlasem či šablonou, je zde detailně popsán, a to s ohledem na různé typy prostorových transformací. Praktická část této práce se věnuje hodnocení rozdílů ve výsledcích obdržených při použití různých deformačních modelů prostorové normalizace v dostupných softwarových balíčcích. V závěru práce, který se zabývá kvantitativním a kvalitativním hodnocením MR obrazů, je navržen postup pro kvantitativní hodnocení registrace obrazů s uplatněním pro různé metody registrací nebo pro různá nastavení parametrů téže registrační metody.

Abstract:

This bachelor’s thesis, titled Deformation models in algorithms for spatial normalization of MR brain images, describes procedures for the whole brain morphometry in magnetic resonance images. Two methods for automatic whole-brain morphometry are described in detail: voxel-based morphometry and deformation-based morphometry. Image preprocessing steps as well as statistical analysis are described for both methods. Particular attention is payed to image registration, which involves calculating transformations between coordinate systems or between image and a standardized atlas or a template. Another part of the thesis describes how these new algorithms in computational neuroanatomy are used to detect brain anatomical or morphological changes associated with neuropsychiatric disorders. The practical part of this work is focused on the evaluation of differences in results obtained using different spatial deformation models in spatial normalization implemented in various software packages. Qualitative assessment of the registration quality is shown in figures and a procedure for quantitative evaluation of image registration is proposed.

Keywords

Magnetická rezonance, výpočetní neuroanatomie, morfometrie založená na voxelech, morfometrie založená na deformacích, registrace obrazů, afinní transformace, nelineární transformace, prostorová normalizace, kvalitativní hodnocení, kvantitativní hodnocení, magnetic resonance, computational neuroanatomy, voxel-based morphometry, VBM, deformation-based morphometry, DBM, image registration, affine transformations, nonlinear transformations, spatial normalization, qualitative evaluation, quantitative evaluation.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 5. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2011
• Supervisor: doc. Ing. Daniel Schwarz, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Mathematical Biology