Кіріспе

Бейне өңдеу қадамы немесе бейне тіркеу әдісі

Нейробейнелеуде кеңістікті нормалдау – бейне өңдеу қадамы, дәлірек айтқанда бейне тіркеу әдісі. Адам миларының мөлшері мен пішіні әртүрлі, ал кеңістікті нормалдаудың мақсаты – адам миын сканерлеуді деформациялау, соның нәтижесінде бір субъектінің миын сканерлеудегі белгілі бір орналасқан нүкте екінші субъектінің миын сканерлеудегі сол орналасқан нүктеге сәйкес келеді. Бұл әдетте зерттеуге негізделген функционалдық нейробейнелеуде қолданылады, онда бірнеше субъектілерде мидың ортақ белсенділігін табуға тырысады. Миды магниттік-резонанстық томография (МРТ) немесе позитрон-эмиссиялық томография (ПЭТ) сканерлері арқылы алуға болады. Кеңістікті нормалдау процесінде екі қадам бар:
Деформация өрісін анықтау/бағалау
Деформация өрісін қайта үлгілендіру арқылы қолдану
Деформация өрісін бағалау бір модальдықта, мысалы, МРТ-де жүзеге асырылып, егер МРТ және ПЭТ сканерлері бір субъектіге қатысты болса және олар біріктірілген болса, екінші модальдықта, мысалы, ПЭТ-те қолданылуы мүмкін. Кеңістікті нормалдау әдетте миды шаблонға деформациялау үшін 3 өлшемді қатаң емес түрлендіру моделін ("деформация өрісі") пайдаланады. Деформация өрісі косинус және полиномдар сияқты базалық функциялар арқылы параметризациялануы мүмкін.

Координаттардың композициялық түрлендірулері ретінде диффеоморфизмдер

Сонымен қатар, кеңістікті қалыпқа келтірудің көптеген озық әдістері құрылымды сақтайтын трансформациялар – гомеоморфизмдер мен диффеоморфизмдерге негізделген, себебі олар трансформация кезінде тегіс подмногообразиеларды тегіс түрде өзгертеді. Диффеоморфизмдер қазіргі заманғы Есептеу анатомиясы саласында диффеоморфтық ағындар негізінде жасалады, олар диффеоморфтық бейнелеу деп те аталады. Алайда, диффеоморфизмдер арқылы жүзеге асырылатын трансформациялар қосымша емес, бірақ олар функциялық композиция арқылы топты құрайды және топтық әрекет арқылы суреттерге сызықты емес әсер етеді. Осы себепті, аддитивті топтардың идеясын кеңейтетін ағындар топологияны сақтайтын үлкен деформацияларды жасауға мүмкіндік береді, 1:1 және биективті трансформацияларды қамтамасыз етеді. Мұндай трансформацияларды жасауға арналған есептеу әдістері көбінесе LDDMM деп аталады, олар диффеоморфизмдер ағынын Есептеу анатомиясының геодезиялық ағындарына сәйкес келетін координаттық жүйелерді байланыстырудың негізгі есептеу құралы ретінде ұсынады. Уорп өрісін бағалау және қолдануды жүзеге асыратын бірнеше бағдарламалар бар. Олар SPM және AIR бағдарламаларының, сондай-ақ MRI Studio және MRI Cloud.org құрамына кіреді.