Física Médica

Segmentation of brain tumor images using in vivo spectroscopy, relaxometry and diffusometry by magnetic resonance

M. Martín–Landrove

Instituto de Resonancia Magnética, La Florida/San Román, Departamento de Espectroscopía y Desarrollo de Aplicaciones and Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Centro de Resonancia Magnética, Grupo de Física Molecular, Apartado Postal 47586, Caracas 1041–A, Venezuela

Recibido el 10 de diciembre de 2003
Aceptado el 19 de junio de 2004

Abstract

A new methodology is developed for the segmentation of brain tumor images using information obtained by different magnetic resonance techniques such as in vivo spectroscopy, relaxometry and diffusometry. In vivo spectroscopy is used as a sort of virtual biopsy to characterize the different tissue types present in the lesion (active tumor, necrotic tissue or edema and normal or non–affected tissue). Due to the fact that in vivo spectroscopy information lacks the spatial resolution for treatment considerations, this information has to be combined or fused with images obtained by relaxometry and diffusometry with excellent spatial resolution. Some segmentation schemes are presented and discussed, using the high spatial resolution techniques individually or combined. The results show that segmentation done in this way is highly reliable for the application of future therapies such as radiosurgery or radiotherapy.

Keywords: Relaxometry; diffusometry; segmentation; magnetic resonance.

Resumen

Se desarrolló una nueva metodología para la segmentación de imágenes de tumores en cerebro utilizando diferentes técnicas de imágenes por resonancia magnética, como son la espectroscopía in vivo, la relaxometría y la difusometría. La espectroscopia in vivo se utiliza como una especie de "biopsia virtual" para caracterizar cada uno de los tejidos presentes en la lesión (tumor activo, necrosis o edema y tejido no afectado). Esta información, sin embargo, carece de la resolución espacial suficiente para efectos de la terapia y por lo tanto debe ser combinada o fusionada con imágenes obtenidas por relaxometría y difusometría que presentan excelente resolución espacial. Diversos enfoques de segmentación son presentados y discutidos, utilizando las técnicas de alta resolución espacial por separado o en conjunto. Los resultados demuestran que este tipo de segmentación es de alta confiabilidad para la aplicación de futuras terapias como radiocirugía o radioterapia.

Descriptores: Relaxometría; difusometría; segmentación; resonancia magnética.

PACS: 87.61.–c;82.56.Na;82.56.Lz

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Acknowledgments

The author would like to thank the technicians Valentina Itriago and Rolando Cedeno for their further collaboration and helpful skills in acquiring the images.

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