A Brief Introduction to Medical Image Registration

တူညီသော scene တစ်ခု ကို ရှုထောင့်အမျိုးအမျိုး sensor အမျိုးအမျိုး ..အချိန်တစ်ခုကွားခြားပြီး ရိုက်ထားမယ်ဆိုရင် အရင် ရိုက်ထားတဲ့ image နဲ့ နောက်မှရိုက်တဲ့ image နှစ်ခုကြား ကွားခြားမှု မတူညီမှုကို သိချင်ရင် image registration ဆိုတဲ့ technique လိုအပ်လာပါတယ်. Image registration ဆိုတာ တစ်နည်းအားဖြင့် image တွေကို  matching လုပ်ခြင်းပဲဖြစ်ပါတယ်. Image registration technique ကိုအသုံးပြုဖို့ လိုအပ်တဲ့ field ကတော့ အများကြီးပါပဲ..အများအားဖြင့် remote sensing, computer vision, medical imaging တွေများ အသုံးများပါတယ်.

Medical imaging မှာ image registration ရဲ့ အသုံးဝင်မှုကတော့ အများကြီးပါ.

ဥပမာ အားဖြင့် လူနာတစ်ယောက် ရဲ့ ဦးခေါင်းကို CT(Computed Tomography) လဲရိုက်မယ် PET(Positron Emission Tomography) လဲရိုက်ထားမယ်ဆိုပါစို့.. CT က ထွက်လာတဲ့ DICOM image တွေနဲ့ PET ကထွက်လဲတဲ့ DICOM image နှစ်ခုရဲ့ information တွေ ပေါင်းစပ် ကြည့်ခြင်းဖြင့် လူနာအတွက် ပိုတိကျတဲ့ decision တွေကို ဆရာဝန်တွေက ချနိုင်မှာဖြစ်ပါတယ်. လူနာတစ်ယောက်ရဲ့ ရင်ခေါင်း (thorax) ကို CT နဲ့ PET နဲ့ရိုက်ထားတဲ့ပုံကို ပုံ(၁) မှာ ဖော်ပြထားပါတယ်.

ပုံ(၁) Thorax DICOM image of CT and PET Scanner

ပုံကြည့်ခြင်းဖြင့် CT နဲ့ PET မှထွက်လာတဲ့ DICOM image တွေဟာ ကွာခြားကြောင်းတွေ့နိုင်ပါတယ်. CT thorax ရဲ့ anatomical information ကိုဖော်ပြပြီး  PETကတော့ thorax ရဲ့ functional information ပိုထင်ရှားစွာပြတယ်ဆိုတာ

တွေ့ရပါမယ် အဲနှစ်ခုပေါင်းစပ်ပေးဖြင့် တစ်ခုချင်းစီထက်ပိုပြီးသိသာထင်ရှားတဲ့

information ကိုဖော်ပြနိုင်တယ်ဆိုတာ ပုံ(၂) မှာ တွေ့နိုင်ပါတယ်။

ပုံ(၂) Image fusion after registration

ဒီလိုပေါင်းစပ်ခြင်းကို image fusion လို့ခေါ်ပြီး ဒီလို fusion လုပ်ဖို့ image registration technology တွေအသုံးပြုရတာဖြစ်ပါတယ် . image registration ကို ဒီလို multi-modality(CT/PET, CT/MRI, MRI/SPECT, etc...) မှာပဲအသုံးပြုတာမဟုတ်ပါဘူး mono-modality (CT/CT) မှာလဲ image registration method တွေအသုံးပြုကြပါတယ် ဥပမာ လူနာရဲ့ မခွဲစိတ်ခင် အခြေအနေနဲ့ ခွဲစိတ်ပြီးအခြေအနေတွေ .အခု scan ဖတ်ထားတဲ့အခြေအနေနဲ့ နောက် တစ်လ တစ်နှစ်အကြာ scan ဖတ်ပြီး လူနာရဲ့ အခြေအနေတွေ evaluation ပြန်လုပ်ပြီး treatment planning တွေမှာ အထောက်အကူပြုဖို့ image registration technology တွေကိုအသုံးပြုခြင်းပဲဖြစ်ပါတော့တယ်.....

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Image_registration 
2.   http://www.ariser.info/training/imgproc.php
3.  http://www.google.co.kr/url?sa=t&source=web&cd=9&ved=0C...
4.  J B Antoine Maintz., M A Viergever, “A survey of medical image registration”, Medical Image Analysis, vol.2, no.1, pp 1-36, 1990

A brief Introduction to Medical Image Processing

Digital Image Processing(DIP) ဆိုတာ...

Digital Image Processing(DIP) ဆိုတာက images တွေကနေ သိချင်တဲ့ information တွေရဖို့ images တွေကို လိုအပ်တဲ့ segmentation လုပ်ခြင်း.. image မှာ noise တွေရှိနေမယ်ဆိုရင် denoising (noise removal) လုပ်ခြင်း. image က ဝါး(blur)နေတယ် ဆိုရင် debluring လုပ်ခြင်း စသဖြင့် process တွေလုပ်ခြင်းပဲဖြစ်ပါတယ်.. ဥပမာ အခြခံကျတဲ့ application လေးတွေကတော့ photoshop application တွေမှာ လုပ်နိုင်တဲ့အရာလေးတွေဖြစ်ပါတယ်...Digital image လို့ပြောတဲ့အခါမှာ 2D images, 3D images, video frame စသဖြင့် digitized လုပ်ထားပြီးသား images တွေအကုန်ပါဝင်ပါတယ်...

ရိုးရိုးလေးပြောရရင် Digital Image Processing ဆိုတာ pixel(2D), voxel(3D) တွေနဲ့ အလုပ်လုပ်ရခြင်းပဲဖြစ်ပါတယ်..

Medical Image Processing(MIP)ဆိုတာ....

Medical Image Processing(MIP) ဆိုတာကတော့ DIP ရယ် Biomedical field နဲ့ဆက်နွယ်နေတဲ့ field ဖြစ်ပြီး medical နဲ့ပက်သက်တဲ့ images တွေကိုပဲ process လုပ်ခြင်းဖြစ်တယ်ပေါ့...medical image processing ဆိုတော့ အဓိကအားဖြင့် ဆေးရုံ ဆေးခန်းတွေ အတွက် အထောက်အကူပြုမဲ့ လုပ်ငန်းစဉ် လေးတွေလုပ်ရခြင်းပေါ့. ဒီတော့ Medical Images တွေကို ဘယ်ကနေရနိုင်သလဲ ဘယ်လို process တွေလုပ်သလဲ...

Medical Images တွေ ဘယ်ကနေရလဲ...

ရိုးရိုး images တွေဆို digital camera တွေနဲ့ရိုက်ယူနိုင်တယ်...medical images တွေအတွက်ကတော့ MRI(Magnetic Resonance Imaging), CT(Computed Tomography), PET(Positron Emission Tomography),X-Ray,SPECT.(Single Photon Emission Computed Tomography). စတဲ့ devices တွေကနေ ရိုက်ယူရပါတယ်.. ဒီလို devices တွေကို modality လို့ခေါ်ပါတယ်..

ထွက်လာတဲ့ images တွေကကော ဘယ်လို format တွေလဲ...

JPEG က digital images တွေရဲ့ standard format ဖြစ်ပေမဲ့ medical image ရဲ့ standard format ကတော့ DICOM ပါ...DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) ဆိုတာ medical image processing မှာ image ရဲ့ information တွေ transmitting , storing, printing လုပ်ဖို့အတွက် standard ဖြစ်တဲ့ format တစ်ခုဖြစ်ပါတယ်..

အပေါ်ကပုံလေးကတော့ MRI device နဲ့ ထွက်လာတဲ့ output dicom image ဖြစ်တယ်..

ပုံမှာ X-ray , MRI, CT ကနေ ထွက်လာတဲ့ Knee dicom image ပါ.... ရိုးရိုးကင်မရာကနေ ရိုက်ရင် တစ်ခါ ရိုက်ရင် ဓာတ်ပုံတစ်ပုံရပါတယ်(သာမန်).. medical images တွေအတွက်ကတော့ တစ်ခေါက် scan ဖတ်ရင် slices တွေနဲ့ထွက်လာပါတယ်.. . MRI scan တစ်ခေါက်ဖတ်ခံမယ်ဆိုရင်လဲ အချိန်အနဲဆုံး နာရီဝက်လောက်ကြာတယ်ပါတယ်......

အပေါ်ကလို dicom image တွေထွက်လာပြီဆိုရင်တော့ process တွေစလုပ်လို့ရပြီပေါ့..

ဘယ်လို process တွေလုပ်သလဲ.....

လုပ်နိုင်တဲ့ process တွေက အများကြီးပါ...ဥပမာ Segmentation, Registration, 3D reconstruction, Volume Fusion စသဖြင့် လုပ်နိုင်ပါတယ်.. 

ဥပမာ ဆိုရင် brain tumor ဖြစ်နေတဲ့ လူနာတစ်ယောက်ရဲ့ MRI dicom data ကနေ tumor ကဘယ်အခြေအနေ ဘယ်လောက်အတိုင်းအတာထိရှိနေလဲ ဆိုတာသိရဖို့ tumor ရှိတဲ့အပိုင်းကို ရှာ segmentation လုပ်ပြီး ဘယ်လောက်အတိုင်းအတာရှိလဲ ဆိုတာ တွက်ချက်ခြင်း, 3D Visualization ပြုလုပ်ခြင်းအားဖြင့် သိနိုင်သလို...

Knee Osteoarthritis ဖြစ်နေတဲ့ လူနာတစ်ယောက်အတွက်ဆို Knee dicom ကနေ cartilage ကို segment လုပ် 3D visualization ပြခြင်းအားဖြင့် လူနာရဲ့ cartilage thickness ကိုသိနိုင်ပါတယ်...operation လုပ်ဖို့ လိုမလို စသဖြင့် လူနာရဲ့ အခြေအနေတွေကို analysis လုပ်နိုင်ပါတယ်..

အပေါ်ကပုံမှာ segmentation လုပ်အပြီး 3D visualization ပုံဖြစ်ပါတယ်..

ဒီလို process တွေလုပ်ဖို့အတွက်က လွယ်လှတဲ့အလုပ် မဟုတ်ပါဘူး...အမိုျးမိုျးသော algorithm တွေ approach တွေနဲ့ချည်းကပ်လုပ်ဆောင်ရတာဖြစ်သလို ..medical image ဖြစ်တဲ့အတွက် လူနာတွေရဲ့ အသက်နဲ့ပက်သက်ဆက်စပ်နေတဲ့အတွက်ကြောင့်လဲ တိတိကျကျ လုပ်ဆောင်ရမဲ့ အလုပ်မိုျးတွေဖြစ်ပါတယ်....

References:

•  http://pancreaticcanceraction.org/facts-figures/how_pancreatic_cancer_is_diagnosed/mri-scan/ 
• http://en.wikipedia.org/wiki/Medical_imaging
• http://drugline.org/ail/pathography/3057/
•    https://braininstitute.mch.com/wiki/Tuberous_sclerosis
•   http://www.kendeaton.com/pb/wp_d7832063/3D%20Medical%20Imaging.html