Přínos fúze obrazu MRI a CT pro optimalizaci intervencí na mozku.

Na Neurochirurgickém pracovišti LF MU FN u sv. Anny v Brně se využívají pro cílené intervence dva systémy a to stereotaktický systém Zamorano Dujovny s MRI kompatibilním otevřeným keramickým rámem Leibinger a navigační systém BrainLab. Výkony, které se s těmito systémy provádí pokryjí celou rutinní škálu operací na mozku. Stereotaktický rámový systém se vyznačuje větší přesností – chyba pod 1 mm a je určen k výkonům vyžadující přesné zacílení struktur jako je např. implantace intracerebrálních elektrod, DBS nebo cílenému bioptickému odběru vzorku. Navigační systém pak pokryje zbytek výkonů.
Zdrojem dat pro tyto systémy je skener magnetické rezonance a výpočetního tomografu. Pokud hovoříme o přesnosti systému, pak v případě rámového systému jde pouze o vyhodnocení mechanické přesnosti a v případě navigace k vyhodnocení přesnosti registrace hlavy pacienta a virtuálního 3D modelu hlavy pacienta rekonstruovaného z tomografických MRI nebo CT vrstev. Tato chyba nezahrnuje chyby zobrazení. Ze znalosti principů rekonstrukcí tomografických vrstev obou zmíněných modalit, lze kombinací respektive fúzí obou zobrazení dosáhnout optimální přesnosti a zamezit tak např. poziční chybě, jenž vzniká při akvizici MRI skenerem za současného výskytu vodivého kovového objektu ve zobrazované scéně.
Fúzi CT a MRI zobrazení však musí předcházet registrace získaných obrazových dat. V současné době se pro registraci využívá několik algoritmů vycházejících buď ze segmentace obrazu na dílčí objekty – registrace podle bodů nebo kontur, nebo z globální podobnosti obrazu na základě vzájemné informace (metoda MI). Tyto registrace mohou být podle použité geometrické transformace rigidní, afinní nebo pružné. Rigidní zachovávají geometrické rozložení obou zobrazení, transformace zahrnuje euklidovské operace (translace, rotace). U afinních registrací je možno navíc provést změnu měřítka nebo zkosení. Obecné deformace tvaru se provádějí pomocí nelineárních registrací, použití těchto metod pro neurochirurgické intervence není v současné době uznáváno jako „Lege artis“. Při akvizici MRI skenerem za přítomnosti vodivých objektů dochází k artefaktu ve zobrazení, který má v lokalitě výskytu charakter nepřítomnosti signálu a ve vzdálenějším okolí způsobuje nelineární posun struktur. Při akvizici identického objemu CT skenerem je ve zobrazení patrný typický vějířový artefakt, který se dá v zájmové oblasti částečně potlačit vhodnou rotací zobrazovaného objektu v gantry CT skeneru.
Využitím optimalizačních procedur aplikovaných na geometrické transformace lze dosáhnout zpřesnění celého výkonu a následnou kontrolou na dané modalitě v případě použití lineárních registrací se dá ověřit i přesnost metody. Užití pružné registrace je možno simulovat jak na modelech k tomu určených, tak na reálných 3D obrazech, ale bez možnosti zpětné kontroly