O documento apresenta novos recursos do software CAT3D para registro e fusão de imagens, incluindo um botão no menu inicial para exportar imagens para fusão, um método simplificado para registro inicial por pontos de interesse sem necessidade de criá-los, e uma ferramenta chamada PortalCheck para sobrepor imagens de raio-x com imagens simuladas do CAT3D para avaliar posicionamento do paciente.

1. Atualização e Técnicas Avançadas em CAT3D – 2018
Novos recursos do Registro e Fusão de imagens.
PortalCheck.
Armando Alaminos Bouza.
Equipe de desenvolvimento MNPS-CAT3D.
Mevis Informática Médica LTDA.
São Paulo. 27 de Outubro de 2018.

2. É chamado de “Registro de imagens” uma operação que permite referir diferentes conjuntos de
imagens a um único sistema de referência, usualmente Cartesiano.
No CAT3D preferentemente usamos o sistema de referência de uma sequência de tomografia (CT)
em posição similar ao tratamento. Denominamos essa sequência de CT como “interna” ou de
“referência”.
As sequências que registramos sobre a referência (geralmente MRI) é referida como “externa” ou
“flutuante”.
Uma sequência externa antes de ser registrada sobre o sistema Cartesiano da referência deve ser
carregada no CAT3D e exportada para fusão.
Menu Inicial, “File”,
“Export for Fusion”

3. Na versão 7.12.23 do CAT3D adicionamos um botão ao nível do menu inicial do sistema para
agilizar o processo de exportar para fusão.
Ao exportar uma sequência de imagens para fusão, o CAT3D faz uma cópia de todas as imagens
para a pasta fusion que esteja declarada no CAT3D.INI. Adicionalmente copia todos os POIs e
ROIs existentes no plano e uma versão volumétrica de todas as imagens para otimizar o acesso
aos voxels da sequência.

4. Até a versão 7.12.15 o CAT3D apresentava dois caminhos para iniciar o registro:
• Registro por POIs (necessita 4 POIs nas imagens externas e internas)
• Registro por Maximização da Informação Mútua (MI).
O registro por Maximização de MI parte de uma orientação e posição dos eixos de ambos
volumes de imagens (exemplo CT e MRI). A maximização da MI se atinge como um processo de
otimização não-linear e estes processos podem ficar “presos” dentro de um máximo local, que
parece “bom” para a matemática do sistema mas não é o máximo global.
Problema: Rotação > 90 graus Problema: Volumes espelhados

5. Para resolver os casos anteriores e ainda usufruir das vantagens da Maximização de MI
podemos fazer registro por POIs e depois utilizar Maximização MI para otimizar o
resultado.
Normalmente isto produz resultados de registro muito bons.
Esta solução obriga a criar 4 POIs em ambas sequências, com a mesma ortografia, em
pontos anatômicos equivalentes. Esta metodologia é satisfatória e segura, porém alguns
usuários avaliam que toma tempo e resulta pouco intuitiva.
Com o objetivo de criar caminhos mais simples e intuitivos implementamos um método
equivalente a aproximação inicial por POIs sem a necessidade de criar os ditos POIs.
A seguir vamos descrever a forma de operação com o novo método.

6. Cada vez que o CAT3D inicia a Maximização de MI pergunta:
“Need to define registration points?” .
Se você tem a suspeita que os conjuntos de imagens são de difícil registro via Maximização de
MI pura, ou já testou e não deu resultado ótimo, selecione Sim.
Com isto o sistema cria uma janela bipartida que permite navegar pelas imagens internas (referência) e
externas (flutuantes). O usuário deve identificar 3 ou mais pontos equivalentes e vinculá-los graficamente
com um segmento de reta.
NOTA: Geralmente a fusão de CT axial
com MRI axial pode ser feita em forma
totalmente automática e não precisa
deste recurso.

7. Layout da janela de trabalho para criar pares de pontos vinculados

8. • A sequência com a borda vermelha está selecionada para navegação.
• Para mudar a sequência selecionada deve fazer CLICK do mouse na sequência
• Pode navegar nas imagens com as teclas <PageUp> e <PageDown>.
• Também pode ir ao início da sequência com botão “Go First IMG” e ao fim com
“Go Last IMG”.

9. Quando localizar um par de planos que contém pontos equivalentes:
• CLICK no botão “New Pair”.
• Modificar o segmento de reta arrastando cada ponta com o mouse
• Para terminar de criar o par pode usar tecla <ENTER> ou duplo CLICK

10. Após o ENTER a linha fica verde e o número de “Matching points” aumenta
(este é outro caso, de CT axial com MRI em sagital)

11. Após o terceiro par de pontos o CAT3D verifica se já existem condições para
iniciar a maximização da MI. Observar o sinal: “Matching looks GOOD !” .PontosnofastígiodoIVventrículo

12. Localizando olho esquerdo em sequência sagital. O normal é aparecer primeiro o direito

13. NOTA: Em sequências sagitais fica confuso determinar qual é o olho direito (hemisfério direito) e
esquerdo. Se a sequência foi feita com o padrão radiológico vigente, o primeiro olho a aparecer é o
direito. Observar indexador da imagem na sequência como referência.
Sugestão: Na sequência sagital CLICK no botão “Go First IMG”, depois dar <PageUp> até o centro do
primeiro olho aparecer. Esse deve ser o direito.
Olho direito Olho esquerdo

14. Com apenas três pares de pontos o CAT3D pode gerar um quarto ponto considerando que
os corpos são rígidos e assumindo que ambos são sistemas do mesmo tipo de giro.
O quarto ponto é criado com produtos vetoriais ( A x B ). Sendo válidas estas duas
condições podemos terminar com três pontos marcados.
Sistemas de coordenadas cartesianas ortogonais tridimensionais
Produto vetorial em
sistema dextrógiro

15. Caso as condições da lâmina anterior não sejam válidas ou ante a dúvida, o
usuário deve marcar 4 ou mais pares de pontos para que o registro que
segue seja correto. Recomendo marcar sempre um mínimo de 4.
Ao terminar de marcar pares de pontos deve fazer CLICK no botão “Done”.
Com estes pontos o CAT3D vai calcular a matriz de transformação
aproximada de uma sequência para a outra e vai dar início à Maximização da
MI a partir dela.
O restante do processo é similar ao registro com Maximização da MI.

16. O melhor recurso para controlar a qualidade do registro das imagens é o chamado “Fusion Lense”.
Pode ser ativado com <SHIFT-F5> ou indo pelo menu ajuda do CAT3D.
O Fusion Lense cria uma janelinha com os pixels da outra sequência, que podemos deslocar para avaliar
a coerência entre as sequências. Para fechar a lente dê CLICK esquerdo ou <ESC>.

17. O Menu da Fusão, ou mais precisamente do Registro e Fusão, se invoca com <ALT-F5>.
Quando não existe uma fusão ativa o menu apenas apresenta duas opções.
A primeira permite modificar o módulo de rigidez para fazer o registro com mais de 4 POIs. O modelo
matemático inicial do CAT3D é de corpo rígido. O único método de registro capaz de deformar a sequência
externa para fusionar é o método com POIs.

18. Menu do Registro e Fusão quando temos fusão ativa no CAT3D.
É importante destacar que agora podemos importar POIs, além de ROIs, da sequência de
imagens externa. Os POIs e ROIs já existentes não serão sobre escritos.
Somente inicie esta importação depois que a qualidade do registro esteja comprovada, pois
esta importação utiliza a mesma matriz de transformação da fusão.
POIs que já existem não serão importados, para evitar perdas.

19. No menu da Fusão, observe a entrada “Load Sequence with Same Registration”. Este
recurso facilita o registro de uma segunda sequência que tem a mesma orientação da
sequência que está registrada e fundida. Exemplos, uma T1 seguida de um T2. Caso
as sequências não estejam com orientação exatamente igual, sempre pode voltar ao
menu e pedir uma nova maximização da informação mútua.

20. “Render as Reference View (internal set)” permite reconstruir e mostrar a sequência externa na mesma
orientação dos planos das imagens de referência. Esta é a forma ideal para o desenho de ROIs com ajuda
da sequência externa.
(ver resultado na próxima lâmina)
Exemplo: Partimos de MRI sagital

21. Resultado: O CAT3D reformata a sequência de MRI T1 sagital na forma de planos axiais paralelos
aos cortes originais da CT. Agora nossos desenhos serão paralelos e coplanares com a CT.

22. Recursos especiais para Fusão com PET/SPECT.
Estando na Fusão, Ativar Brilho/Contraste.
Modifique a paleta de cores com <P> ou <CTRL-P>.
Modifique a proporção de pixels com <CTRL-M>.
Estando no modo fusão, <M> ou <CTRL-M> altera o “blend” de
cores entre pixels das duas modalidades.

23. Para sair do modo Fusão recomendamos usar a tecla <F5>
seguido de um Goto POI. Ou pela barra de botões:
Informações complementares sobre registro e fusão estão disponíveis em aulas de cursos
anteriores.
https://www.slideshare.net/alabouza/curso-mnps-2018-registro-e-fuso-de-imagens
Os recursos de registro e fusão de imagens são praticamente idênticos entre os sistemas CAT3D e
MNPS, por isso a documentação pode ser consultada em comum.

24. PortalCheck.
Esta nova ferramenta do CAT3D permite sobrepor a DRR-BEV de um campo com
a vista de raio-X (ou fótons de alta energia) desse mesmo campo. Possibilita uma
avaliação quantitativa dos deslocamentos necessários para posicionar o paciente
segundo o plano aprovado.
O PortalCheck é uma forma de Registro 2D-3D, um problema muito discutido na
literatura atual.
Embora possa ser feito partindo de portal em filme, o indicado é usar cassetes de
CR com chassi para alta energia.

25. PortalCheck.
?

26. Geralmente utilizamos dois campos de localização, um com gantry 0 e outro a 90
graus. (NOTA: CAT3D aceita campos com peso 0.0 para isso, campos de “setup”).
Criar a correspondente DRR-BEV.
Observe que existe um
parâmetro para simular
alta energia

27. Estando na janela de BEV,
abra a seleção do Portal, em
formato Dicom, usando:
<SHIFT-F6>
O normal é criar uma pasta portal que
fica definida no CAT3D.INI. Exemplo:
Portal = DicomPortal

28. Selecione a imagem de portal que deseja registrar com o BEV.

29. CAT3D no
modo
PortalCheck
Movimente o
raio-x com
teclas de
setas.
+ e –
mudam a
escala da CR.
Mais
recursos no
menu do
lado direito
da janela.

30. Como ajustar a escala da CR com ajuda do
retículo.
No menu, selecione com um CLICK, “Scale
2 Points”
NOTA: No CAT3D.INI o parâmetro
“PortalDistance” pode ajudar para ter uma
aproximação inicial da escala, Exemplo:
PortalDistance = 1200

31. Ajuste
usando
mouse ou
teclas
setas, + e -

32. Com teclas de setas centralize o retículo
do Portal (CR) com o retículo do BEV.
CLICK em “Set Zero” do menu.
Agora pode deslocar o Portal até fazer
coincidir as anatomias. O desvio é
informado em X-offset e Y-offset na
parte inferior da janela.
Também podemos rotacionar a CR se isso
for necessário.