Improvements in the registration of multimodal medical imaging : application to intensity inhomogeneity and partial volume corrections

Abstract

Alignment or registration of medical images has a relevant role on clinical diagnostic and treatment decisions as well as in research settings. With the advent of new technologies for multimodal imaging, robust registration of functional and anatomical information is still a challenge, particular in small-animal imaging given the lesser structural content of certain anatomical parts, such as the brain, than in humans. Besides, patient-dependent and acquisition artefacts affecting the images information content further complicate registration, as is the case of intensity inhomogeneities (IIH) showing in MRI and the partial volume effect (PVE) attached to PET imaging. Reference methods exist for accurate image registration but their performance is severely deteriorated in situations involving little images Overlap. While several approaches to IIH and PVE correction exist these methods still do not guarantee or rely on robust registration. This Thesis focuses on overcoming current limitations af registration to enable novel IIH and PVE correction methods.El registre d'imatges mèdiques té un paper rellevant en les decisions de diagnòstic i tractament clíniques així com en la recerca. Amb el desenvolupament de noves tecnologies d'imatge multimodal, el registre robust d'informació funcional i anatòmica és encara avui un repte, en particular, en imatge de petit animal amb un menor contingut estructural que en humans de certes parts anatòmiques com el cervell. A més, els artefactes induïts pel propi pacient i per la tècnica d'adquisició que afecten el contingut d'informació de les imatges complica encara més el procés de registre. És el cas de les inhomogeneïtats d'intensitat (IIH) que apareixen a les RM i de l'efecte de volum parcial (PVE) característic en PET. Tot i que existeixen mètodes de referència pel registre acurat d'imatges la seva eficàcia es veu greument minvada en casos de poc solapament entre les imatges. De la mateixa manera, també existeixen mètodes per la correcció d'IIH i de PVE però que no garanteixen o que requereixen un registre robust. Aquesta tesi es centra en superar aquestes limitacions sobre el registre per habilitar nous mètodes per la correcció d'IIH i de PVE