Curso MNPS 2016. Segmentação e ROIs.

Curso de Atualização e Técnicas Avançadas em MNPS – 2016 (ver 10.33.04)

Recursos de Segmentação e ROIs

Armando Alaminos Bouza.Físico-Médico

Equipe de desenvolvimento do MNPS/CAT3DMevis Informática Médica LTDA. Brasil

São Paulo. 13 de Agosto 2016.

ROI = “Region Of Interest”

ROI é uma forma de segmentação anatômica. O conceito de ROI no MNPS e CAT3D estáassociado a volume, por tanto é uma entidade 3D. Uma ROI é formada por um ou maispolígonos 2D paralelos. Usualmente o mais conveniente é desenhar as ROIs em planoshorizontais (axiais), pois neste caso o MNPS/CAT3D gera mais informação útil para a ROI. Pode-se desenhar ROIs em coronal ou sagital, mas elas não serão renderizadas como sólidos em 3D,não podem ser interpoladas ou expandidas, além de outras limitações.

ROI como “wire frame” ROI sólida

Caso de um neurinoma sendo planejado para SRS

Na barra de botões tem um ícone para abrir o Menu de ROIs

NOTA: O desenho de ROIs no CAT3D é similar ao MNPS, com algumas pequenas diferenças de recursos. Pode-se desenhar ROIs sobre a MRI no CAT3D e depois importar estas ROIs via fusão de imagens no MNPS.

Desenho de uma ROI com recurso “Draw with Pen”.

Abrir o menu de ROIs com o botão da barra de ferramentas indicado abaixo.

Selecionar “Draw with Pen”.

Selecione um número e cor para a ROI e dê um nome para ela.O nome da ROI pode ter até 15 caracteres.

Desenhe com mouse e CLICK. Quando esteja próximo a fechar o polígono passe para o próximoplano com PageUp ou PageDown, ou utilizando os botões da barra de desenho. Após desenharem todos os planos desejados, termine com F10 ou botão com lápis levantado (do ladoesquerdo do ESC).

Botões da barra de ferramentas de desenho

Desenho de ROIs no modo “Paintbrush”

Selecionar “Draw with Brush”

Dar um nome para a nova ROI e terminar com <ENTER>

Janela “Draw with Brush”.

Barra de ferramentas pela ordem de esquerda a direita :

1. Pincel de apagar área2. Pincel de aumentar área3. Aumentar diâmetro do pincel4. Diminuir diâmetro do pincel5. Esconder reconst. Lateral6. Apagar último brush.7. Ir ao corte anterior8. Ir ao corte posterior9. Terminar desenho de ROI10.Aborta desenho de ROI

Evolução de um desenho com “Brush”.

O modo paintbrush funciona como um pincel que preenche de tinta (ou tira tinta) de toda sua seçãotransversal. Quando o pincel cria um contorno fechado toda a área interna vira parte da ROI.

Normalmente se arrasta o pincel com o botão esquerdo do mouse apertado.O diâmetro do pincel pode ser modificado. Para terminar um corte e passar a outro <PageUp>, <PageDown> ou botões de setas.

Desenho automático de ROIs baseado em limiar de intensidade dos pixels

Abrir menu de ROIs Janela informativa no modo “Auto ROI segment”

Com as teclas de seta esquerda, direita, para cima, para baixo procure que toda a borda da estruturafique na cor rosa. Nesse ponto dê um CLICK de mouse na borda. O MNPS cria o contorno em azul. Estando satisfatório de <PageUp> ou <PageDown> para terminar e ir a outro corte. No final encerre o modo “Auto ROI” com <F10> ou botão com caneta levantada.

O método automático é adequado para casos onde exista contraste significativo naborda da estrutura de interesse. Pode ser criada uma ROI desenhando partes emautomático e partes no modo manual.

Auto ROI com assistência do usuário (Retouch). Caso o contorno não feche por estar conectado a uma estrutura vizinha, pode-se acionar o modo “Retouch”. Com isso pode-se criar um traço utilizando o mouse que corta a conexão indesejada.

Em casos que o método automático pode ser aplicado se conseguem resultados superiores ao manual em tempos bem menores.

Desenho de ROI esférica centrada em um POI.

Translação de uma ROI. É uma translação em 3D, movimenta o volume completo

Desenho de ROI antes de ter a imagem estereotáxica.

Muitas vezes se tem acesso a sequências MRI do paciente, que serão utilizadas na fusão de imagens, dias antes da cirurgia. O CAT3D pode ser utilizado para desenhar ROIs na MRI. O MNPS também podeser utilizado para segmentar sequências de imagens não estereotaxicas utilizando o modo “Virtual Fiducials”. No dia da cirurgia se registram e fundem as MRI e CT estereotáxica. Após ficar satisfeito com o resultado da fusão pode importar as ROIs feitas no CAT3D. Abra o Menu da Fusão, com <ALT-F5> ou pelo ajuda. Selecione “Import ROIs/POIs from external Set”.

NOTA: As ROIs feitas no CAT3D ou MNPS sobre-escrevem as que existam no MNPS que importa. Por isso não desenhe ROIs no MNPS até depois de importar as ROIs feitas no pré-plano!

Expandir uma ROI e criar outra nova ROI.

Para criar margem, como ir do GTV ao PTV

Expansão de uma ROI, resultado. Do GTV para o PTV

ROIs apresentadas em váriosplanos e formas.

Mostrar ou ocultar todas as ROIs

Acesso ao Menu de ROIs

Informação de volume e área de cada ROI

Pode ser usado como recurso para volumetria de estruturas

Criando um POI centrado em uma ROI. Método porcentrado nos eixos principais (X, Y Z).

Nota técnica: Também pode ser definido como centro do “bounding box” da ROI. Especificamente do “Axis-Aligned Bounding Box” (AABB).

Criando um POI no centro de massa de uma ROI

Exemplo de uso do “Center of Mass” e volumetria, segmentando o núcleo sub-talâmico (STn).

Principal Axes of ROI 8 (stn-e):

Center of mass (of ROI surface) : -15.737842 24.811325 57.591415

Principal axis angles : 38.000000 1.700000

Inertia Momentums (min & max) : 875.559631 2138.041748

Center of mass (of ROI surface) : -11.301948 -1.238154 -3.500875 (comissural coordinates)

Inertia Axis Frontal Extreme : 25.651627 26.053579 -8.757654 (comissural coordinates)

Inertia Axis Occipital Extreme : -48.255775 -28.530123 1.756322 (comissural coordinates)

Principal axis angles : -126.447416 169.097154 (comissural coordinates)

Center of Mass Informação adicional gravada pelo MNPS no arquivo MNPS.LOG.

Em alguns casos o Centro de Massa pode ficar muitolonge do Centro de Coordenadas Por Eixos Principais(CCEP). O CCEP costuma ser melhor como primeiraaproximação a isocentro de radiocirurgia estereotáxica

Utilidades das ROIs

- Avaliação de dose na Radiocirurgia e braquiterapia, tanto para alvos quanto para órgãos em risco.

- Imprescindíveis para Histogramas Dose – Volume (DVH).- Necessárias para métodos de otimização automática em radiocirurgia e

braquiterapia.- Volumetria e medidas de área.- Apresentações em 2D e 3D. Detalhes do parênquima não aparecem na 3D sem o

auxílio das ROIs.- Permitem avaliar colisão de trajetos cirúrgicos com um volume em 3D

(ventrículos, estruturas vasculares, etc.).- Com as novas técnicas de MRI conseguimos desenhar alguns núcleos da

neurocirurgia funcional, como STn, rubro e outros. As ferramentas das ROIs permitem, por exemplo, determinar centro de massa, que pode resultar em bom alvo. Também permite comparar quantitativamente com os mapas da literatura.