La generación de modelos de superficie, herramientas que facilitan el manejo de información 3D, técnicas de adquisición, generación y visualización de modelos 3D, entre otros, han venido a conformar la Estereología.
El tratamiento de imágenes 3D, segmentación, generación de modelos numéricos de superficies, y en particular en imágenes médicas, registración, i.e. integración del Atlas Cerebral u otro atlas anatómicos con las imágenes, requiere el conocimiento de herramientas conceptuales y algorítmicas útiles en muchas otras aplicaciones 3D.Eje: VisualizaciónRed de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Calvo, Patricia

Zelasco, José F.

Spanish

El Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

SEGMENTACIÓN Y REGISTRACIÓN DE IMÁGENES 3D 
José Francisco ZELASCO1,2 , Patricia CALVO1 
1Laboratorio de estereología, Departamento de Ingeniería Mecánica y Naval, FI-UBA 
2INCA-INTIA, Facultad DE Ciencias Exactas, UNCPBA 
jfz@fecic.edu.ar 
 
 
Resumen 
 
La generación de modelos de superficie, herramientas que facilitan el manejo de información 3D, 
técnicas de adquisición, generación y visualización de modelos 3D, entre otros, han venido a 
conformar la Estereología. 
 
El tratamiento de imágenes 3D, segmentación, generación de modelos numéricos de superficies, y en 
particular en imágenes médicas, registración, i.e. integración del Atlas Cerebral u otro atlas anatómicos 
con las imágenes, requiere el conocimiento de herramientas conceptuales y algorítmicas útiles en 
muchas otras aplicaciones 3D.  
 
Estado actual del conocimiento. 
 
El concepto de Atlas Cerebral u otro atlas anatómico, verdaderos planos maestros 3D de las 
estructuras anatómicas, es tema de desarrollo en distintos centros. Consiste en la determinación 
de un mapa de la anatomía y su morfología, actualizado a partir de un organo, (cerebro u otro)  
promedio, que servirá de patrón para la localización de estructuras, y sobre el que se irá volcando 
en una base de datos de tipo GIS, el conocimiento que surja de la investigación anatómica, 
fisiológica y electroquímica. 
 
La registración consiste en deformar el Atlas  para poder adaptarlo o superponerlo con una imagen 
3D particular,  y así poder identificar mejor las estructuras puestas en juego y poder observar 
aquellas que no aparecen en la imagen. Consta esencialmente de dos pasos: la segmentación de 
la imagen 3D y la deformación de los objetos determinados en la segmentación hasta adaptarlos a 
la forma de referencia.  Las técnicas aquí empleadas tienen particular interés para, entre otras 
ramas de la tecnología, análisis por imágenes de microtensiones y deformaciones en superficies. 
Los métodos de segmentación se pueden clasificar según utilicen algoritmos de thresholding, 
detección de bordes 3D, regiones crecientes, criterios topológicos (watersheds), contornos activos 
y redes neuronales. 
 
Estos aspectos de segmentación y registración del atlas cerebral tienen intima relación con el 
proyecto  de Navegador Cerebral Convenio celebrado entre FI-UBA y el Hospital Cosme Argerich. 
Se trata de un sistema semirrobotizado de guía de trayectorias de abordaje neuroquirúrgico, 
puesto que permite la superposición de imágenes del cerebro o de la cartografía cerebral con el 
campo quirúrgico expuesto en la cirugía para la identificación de núcleos y haces nerviosos de 
importancia funcional. En forma análoga se han hecho reiterado contactos con el Dr. Víctor Pérez 
para su aplicación en imágenes hepáticas. 
 
Objetivo  
 
A partir de la experiencia adquirida por los miembros del laboratorio, en estudios realizados que 
han dado lugar a publicaciones en distintos ámbitos, se continúan las líneas establecidas. Dentro 
de estas líneas se trata de lograr el enriquecimiento de imágenes 3D partir de la registración del 
atlas anatómico para facilitar intervenciones quirúrgicas por ejemplo de hígado o mediante el uso 
de un neuronavegador semirobotizado. A dicho efecto se evaluarán los resultados obtenidos con 
las distintas técnicas teniendo presente que se trata de imágenes 3D con ruido, anisotropía, 
voluminosas lo que condiciona la bondad de las distintas opciones algorítmicas. 
 
La precisión ocupa un lugar no secundario en el estudio de esta problemática debido a que las 
conclusiones que derivan de las imágenes tratadas condicionan la calidad del útil del que 
dispondrá el usuario como por ejemplo en el análisis prequirúrgico. Los modelos numéricos de  
superficies  serán estudiados en este sentido con la consecuente aplicación en otras áreas. 
 
Metodología 
 
Para llevar a cabo el análisis de imágenes, desde la óptica digital, basado en estructuras discretas, 
se prevé el  diseño de algoritmos con herramientas de topología y geometría discretas, como la 
morfología matemática, la topología digital, whatersheed , esqueletización contornos activos 
discretos. También se puede considerara la aplicación de redes neuronales. Se trabajará sobre 
aplicaciones concretas que surgen de diferentes contactos con especialistas. 
 
Debido al manejo de este tipo de información, de la geometría y de la topología, quedan involucradas 
funcionalidades de los sistemas de información referenciados o geográficos desde el punto de vista de 
mecanismos de adquisición y estructura. 
 
Es también posible el desarrollo de un sistema de realidad virtual eventualmente en visión 
estereoscópica. Al observar en visión binocular las estructuras cerebrales que se están abordando 
y, llevando ambos sistemas, el real y el virtual a un referencial común, se puede superponer y 
enriquecer la realidad observada. En todo caso corresponde evaluar la precisión de los modelos 
numéricos obtenidos. 
 
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Segmentación y registración de imágenes 3d

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Segmentación y registración de imágenes 3d

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