Z důvodu delší doby dožití a velké úspěšnosti onkologické léčby se u stále většího počtu pacientů po několika letech znovu objevují nádory v místě primární léčby (např. radioterapii). V takových případech je pro správné nastavení nové léčby naprosto zásadní přesně lokalizovat oblast, která byla ozářena při předchozí terapii.
Tato úloha je však velmi náročná, protože:
- mezi prvním a opakovaným zobrazením může uběhnout několik let,
- pacient může změnit tělesnou konstituci, může dojít k posunu či změně tvaru orgánů,
- snímky byly často pořízeny na jiných přístrojích s jiným rozlišením a orientací,
- změna tkání způsobená léčbou nebo chorobou vede k nelineárním a lokálním deformacím.
Deformabilní registrace MRI a CT snímků pořízených s časovým odstupem je klíčovým nástrojem pro překlenutí těchto změn a umožňuje spolehlivě přenést původní plán ozařování do aktuální anatomie pacienta. Cílem je otestovat implementovat metodu registrace dat založenou na výpočtu SDF (signed-distance function) pro registraci 3D dat, aplikovat ji na data týkající se reiradiace nádoru a porovnat její úspěšnost s jinými, komerčně dostupnými metodami.
Cíle práce (konkrétní zadání se domluví individuálně se studentem):
- Seznámit se se základy deformabilní registrace dat, zejména pak s SDF registrační metodou.
- Provést implementaci této metody pro zpracování 3D dat v knihovně TNL.
- Aplikovat implementovanou metodu na syntetická a reálná data.
- Porovnat implementovanou metodu a jinými registračními metodami.
Přínosy pro studenta:
- Získá zkušenosti se zpracováním medicínských dat.
- Naučí se vytvářet vysoce efektivní kód v jazyce C++ a programování v knihovně TNL s podporou GPU.
- Zapojí se do reálného výzkumu nových výpočetních metod v moderní medicíně.
Zdroje:
- Škardová K., Oberhuber T., Tintěra J., Chabiniok R., Signed-distance function based non-rigid registration of image series with varying image intensity, Discrete and Continuous Dynamical Systems S, vol. 14, no. 3, pp. 1145-1160, 2021.
- Modersitzki, Jan. Numerical methods for image registration. OUP Oxford, 2003.
- Mang, Andreas, et al. "PDE-constrained optimization in medical image analysis." Optimization and Engineering 19 (2018): 765-812.
