Multiatlas fusion with a hybrid CT number correction technique for subject-specific pseudo-CT estimation in the context of MRI-only radiation therapy - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences Année : 2019

Multiatlas fusion with a hybrid CT number correction technique for subject-specific pseudo-CT estimation in the context of MRI-only radiation therapy

Résumé

Objective To propose a hybrid multiatlas fusion and correction approach to estimate a pseudo–computed tomography (pCT) image from T2-weighted brain magnetic resonance (MR) images in the context of MRI-only radiotherapy. Materials and Methods A set of eleven pairs of T2-weighted MR and CT brain images was included. Using leave-one-out cross-validation, atlas MR images were registered to the target MRI with multimetric, multiresolution deformable registration. The subsequent deformations were applied to the atlas CT images, producing uncorrected pCT images. Afterward, a three-dimensional hybrid CT number correction technique was used. This technique uses information about MR intensity, spatial location, and tissue label from segmented MR images with the fuzzy c-means algorithm and combines them in a weighted fashion to correct Hounsfield unit values of the uncorrected pCT images. The corrected pCT images were then fused into a final pCT image. Results The proposed hybrid approach proved to be performant in correcting Hounsfield unit values in terms of qualitative and quantitative measures. Average correlation was 0.92 and 0.91 for the proposed approach by taking the mean and the median, respectively, compared with 0.86 for the uncorrected unfused version. Average values of dice similarity coefficient for bone were 0.68 and 0.72 for the fused corrected pCT images by taking the mean and the median, respectively, compared with 0.65 for the uncorrected unfused version indicating a significant bone estimation improvement. Conclusion A hybrid fusion and correction method is presented to estimate a pCT image from T2-weighted brain MR images
Objectif Proposer une approche multi-atlas hybride de fusion et de correction pour estimer une pseudo-tomodensitométrie (pTDM) à partir d'images pondérées T2 de résonance magnétique du cerveau dans le contexte de la radiothérapie en RM seulement. Matériel et méthodologie Un ensemble de onze paires d'images RM et TDM pondérées T2 du cerveau a été utilisée. En appliquant la validation croisée « leave one out » (LOOCV), les images atlas de RM ont été référencées sur l’IRM cible par registration déformable multimétrique et multi-résolution, et les déformations subséquentes ont ensuite appliquées aux images atlas TDM, produisant des images pTDM non corrigées. Par la suite, une technique de correction tridimensionnelle hybride du nombre TDM est appliquée. Elle utilise l'information sur l'intensité RM, la localisation spatiale et l’étiquette de tissu provenant des images RM segmentées avec un algorithme des moyens-c flous et les combine de façon pondérée afin de corriger les valeurs HU des images pTDM non corrigées. Les images pTDM corrigées sont ensuite fusionnées dans une image pTDM finale. Résultats L'approche hybride proposée s'avère performante pour la correction des valeurs HU en termes de mesures qualitatives et quantitatives. La corrélation moyenne était de 0,92 et 0,91, respectivement, pour l'approche proposée en utilisant la moyenne et la médiane, comparativement à 0,86 pour la version non corrigée et non fusionnée. Les valeurs moyennes du coefficient de similitude de Dice pour l'os étaient de 0,68 et 0,72, respectivement, pour les images pTDM corrigées fusionnées en utilisant la moyenne et la médiane, comparativement à 0,65 pour la version non corrigée et non fusionnée, ce qui est indicatif d'une amélioration significative de l'estimation osseuse. Conclusion Nous avons présenté une méthode hybride de correction et de fusion pour l'estimation d'une image pTDM à partir d'images RM pondérées T2 du cerveau.
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Dates et versions

hal-03135960 , version 1 (09-02-2021)

Identifiants

Citer

Wafa Boukellouz, Abdelouahab Moussaoui, Abdelmalik Taleb-Ahmed, Christine Boydev. Multiatlas fusion with a hybrid CT number correction technique for subject-specific pseudo-CT estimation in the context of MRI-only radiation therapy. Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences, 2019, 50 (3), pp.425-440. ⟨10.1016/j.jmir.2019.03.184⟩. ⟨hal-03135960⟩
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