MNPS is a stereotactic planning and post-planning system. Support for most commercial stereotactic models and manufacturers. Support for image registration and fusion, DBS models, DBS electric fields, Radiosurgery and much more. Image segmentation. MNPS is developed by MEVIS Informática Médica LTDA.

1. Curso de Atualização e Técnicas Avançadas em
MNPS – 2019 (ver 10.36.07)
Recursos de Registro e Fusão multimodal de imagens
Armando Alaminos Bouza.
Físico-Médico
Equipe de desenvolvimento do MNPS/CAT3D
Mevis Informática Médica LTDA. Brasil
São Paulo. Agosto de 2019.

2. Até a versão 10.32.02 o MNPS apresentava dois caminhos para iniciar o registro:
• Registro por POIs (necessita 4 ou mais 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

3. 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 ou mais 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, que já
contém várias melhoras em relação a sua primeira implementação no ano de
2015.

4. Cada vez que o MNPS 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.

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

6. • 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”.

7. 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

8. 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)

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

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

11. 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

12. Com apenas três pares de pontos o MNPS 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

13. 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 MNPS 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.

14. É importante destacar que agora podemos importar POIs e Tractografias, além de ROIs,
da sequência de imagens externa.
Veja na imagem que segue o novo menu da Fusão. Lembre que o menu da fusão abre
com <ALT-F5> ou pelo menu da ajuda.
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.

15. Outro recurso fundamental para explorar integralmente as possibilidades
derivadas dos Virtual Fiducials é a capacidade do MNPS para exportar para
fusão.
Agora Podemos exportar para fusão pelo botão indicado na barra do menu
inicial ou pela opção “Export for Fusion” do menu inicial. Ambas formas são
idênticas.

16. 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. Este recurso é fundamental para
o uso do atlas LPBA40, primeiro deve registrar e fundir com a sequência máscara,
somente depois se carrega a sequência de “labels”, com o mesmo registro que a
máscara.

17. Antes de ter uma fusão ativa, o menu da fusão é limitado a duas opções.
O primeira dela permite baixar a rigidez do Registro/Fusão e deformar a
sequência externa para melhor encaixar na sequência interna.
O módulo de rigidez somente tem valor para registro/fusão com POIs. Esta
modalidade de fusão é muito importante para poder utilizar atlas baseado em
um cérebro alheio, como é o LPBA40
Um registro com Matriz Identidade pode ser útil quando temos duas
sequências tomadas exatamente nas mesmas condições e importadas com
FOV também idêntico.

18. Registro e fusão não rígida. Vamos testar o registro de um paciente real com o cérebro
template do atlas LPBA40 [*]
* STEVENS INI. At the University of Southern California
LPBA40 - http://loni.usc.edu/research
The LONI Probabilistic Brain Atlas (LPBA40) is a series of maps of brain anatomic regions. These maps were produced from a set of whole-head MRI of
40 human volunteers. Each MRI was manually delineated to identify a set of 56 structures in the brain, most of which are within the cortex. These
delineations were then transformed into a common atlas space to produce a set of co-registered anatomical labels. The original MRI data were also
transformed into the atlas space.

19. POIs usados
para registro

20. POIs utilizados para registro.

21. Erro no modelo rígido Erro no modelo não rígido.

22. Modelo de Registro/Fusão Rígido Modelo de Registro/Fusão Não Rígido.

23. Estando satisfatoriamente registrado o volume
“Template” do LPBA40, podemos fundir, sem
modificar o registro existente, o volume das
“Labels”. Usamos este recurso graças a que os
volumes TEMPLATES e LABELS estão
perfeitamente alinhados.
Com isso o MNPS pode informar o nome das
estruturas sob o cursor, segundo a segmentação
e nomenclatura do LPBA40.

24. Dica para facilitar a fusão por
maximização de MI: Evite grandes
divergências dos volumes a
registrar.
No caso ao lado a MRI vai até os
ombros do paciente enquanto a CT
termina no topo de C1.

25. Importância do “Clean Image” no registro com Informação Mútua.
Existes situações em que elementos externos ao encéfalo do paciente criam
dificuldades para o registro automático com MI. (perda parcial das órbitas).
Antes do Clean Image Depois do Clean Image

26. Antes do CleanImage
Ver MI=1.0103
Depois do CleanImage
Ver MI=1.0947

27. Perder a região das órbitas ou uma grande parte dela, na estéreo-CT ou na MRI, é
aumentar significativamente as chances de fracasso no registro automático com MI.
Neste caso e no anterior temos situações de perda total ou parcial das órbitas, ambos
obrigaram ao operador a fazer registro por POIs

28. Informações complementares sobre registro e fusão estão disponíveis em
aulas de cursos anteriores.
http://www.slideshare.net/alabouza/mnps-curso-20142
http://www.slideshare.net/alabouza/mnps-curso-20143
https://www.slideshare.net/alabouza/curso-mnps-2018-registro-e-fuso-de-imagens