Statistical shape modeling (SSM) is a valuable and powerful tool to generate a detailed representation of complex anatomy that enables quantitative analysis and the comparison of shapes and their variations. SSM applies mathematics, statistics, and computing to parse the shape into a quantitative representation (such as correspondence points or landmarks) that will help answer various questions about the anatomical variations across the population. Complex anatomical structures have many diverse parts with varying interactions or intricate architecture. For example, the heart is four-chambered anatomy with several shared boundaries between chambers. Coordinated and efficient contraction of the chambers of the heart is necessary to adequately perfuse end organs throughout the body. Subtle shape changes within these shared boundaries of the heart can indicate potential pathological changes that lead to uncoordinated contraction and poor end-organ perfusion. Early detection and robust quantification could provide insight into ideal treatment techniques and intervention timing. However, existing SSM approaches fall short of explicitly modeling the statistics of shared boundaries. This paper presents a general and flexible data-driven approach for building statistical shape models of multi-organ anatomies with shared boundaries that capture morphological and alignment changes of individual anatomies and their shared boundary surfaces throughout the population. We demonstrate the effectiveness of the proposed methods using a biventricular heart dataset by developing shape models that consistently parameterize the cardiac biventricular structure and the interventricular septum (shared boundary surface) across the population data.


翻译:统计模型(SSM)是一个宝贵而有力的工具,可以产生一个详细的复杂解剖图解,以进行定量分析,比较形状及其变异。 SSM应用数学、统计和计算,将形状分析成数量代表(如对应点或里程碑),有助于回答关于人口解剖变化的各种问题。复杂的解剖结构有许多不同部分,相互作用或复杂结构各不相同。例如,心脏是四相交解解解解解解剖,各室间有多个共同边界。心脏室的协调和高效收缩对于充分渗透整个身体的末端器官是必要的。在心脏共同界限内形成子形状变化,可以表明可能导致不协调收缩和低端机能渗透的潜在病理变化。早期检测和稳健的量化可以提供对理想治疗技术和干预时机的洞察。但是,现有的SSSM方法远远没有明确地模拟共同边界的统计。本文介绍了一种一般和灵活的数据驱动方法,用于构建多机组的两体结构统计形状模型,其共同的底部结构结构将形成一个连续的表层结构,以图层结构为共同的表层图层和图层之间的对比。

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