Accelerated 3D-3D rigid registration of echocardiographic images obtained from apical window using particle filter

要約

さまざまな角度からキャプチャされた3D心エコー造影画像の完全な整合により、画質が向上し、視野が広がりました。
この研究では、超音波画像のノイズと強度の変動に堅牢な頂端窓から著しく制限された経胸壁心エコー画像の3D-3D剛性登録のための加速された順次モンテカルロ（SMC）アルゴリズムを提案しています。
アルゴリズムは、反復プロセスを介して剛体変換の翻訳コンポーネントと回転成分を推定し、回転および翻訳の制限の初期近似を必要とします。
登録を2つの方法で実行します。画像ベースの登録は、頂端の非標準画像の最終拡張期フレームを頂端標準画像に整列させる変換を計算し、同じ変換を心臓循環のすべてのフレームに適用しますが、マスクベースの登録アプローチは左心室のバイナリマスクを同じ方法で使用します。
Mazankowski Alberta Heart Instituteで実施された研究に参加した7人のボランティアから記録された4D時間シーケンスについて、SMCおよび徹底的な検索（EX）アルゴリズムが評価されました。
評価は、加速SMCのマスクベースのアプローチが、左心室でCPUバージョンと比較して16.7倍のスピードアップを獲得し、左心室で0.819 +/- 0.045のDICEスコア値を生成したことを示しています。

要約(オリジナル)

The perfect alignment of 3D echocardiographic images captured from various angles has improved image quality and broadened the field of view. This study proposes an accelerated sequential Monte Carlo (SMC) algorithm for 3D-3D rigid registration of transthoracic echocardiographic images with significant and limited overlap taken from apical window that is robust to the noise and intensity variation in ultrasound images. The algorithm estimates the translational and rotational components of the rigid transform through an iterative process and requires an initial approximation of the rotation and translation limits. We perform registration in two ways: the image-based registration computes the transform to align the end-diastolic frame of the apical nonstandard image to the apical standard image and applies the same transform to all frames of the cardiac cycle, whereas the mask-based registration approach uses the binary masks of the left ventricle in the same way. The SMC and exhaustive search (EX) algorithms were evaluated for 4D temporal sequences recorded from 7 volunteers who participated in a study conducted at the Mazankowski Alberta Heart Institute. The evaluations demonstrate that the mask-based approach of the accelerated SMC yielded a Dice score value of 0.819 +/- 0.045 for the left ventricle and gained 16.7x speedup compared to the CPU version of the SMC algorithm.

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