Οι μέθοδοι ελαστικής ή μη ελαστικής υπέρθεσης εικόνων έχουν ένα σημαντικό ρόλο στη συγχώνευση, ερμηνεία και εκμετάλλευση των δισδιάστατων ή τρισδιάστατων δεδομένων που παρέχουν οι ιατρικές εικόνες. Το αντικέιμενο της υπέρθεσης είναι η αντιστοίχιση, στο χώρο και το χρόνο, εικόνων προερχομένων από το ίδιο (μονοτροπικές εικόνες) ή διαφορετικά συστήματα λήψης (πολυτροπικές εικόνες). Οι κλασσικές μέθοδοι υπέρθεσης παρουσιάζουν σφάλματα ακρίβειας όταν επεξεργάζονται εικόνες που περιέχουν μεταβολή παθολογικής κατάστασης, εικόνες στις οποίες λείπουν ορισμένα δεδομένα (ο ασθενής δεν τοποθετήθηκε σωστά) ή ακόμη και εικόνες με χαμηλή σχέση σήματος προς θόρυβο. Στην περίπτωση της υπέρθεσης (επαλληλίας) πολυφασματικών εικόνων, στα παραπάνω προβλήματα προστίθεται το σημαντικό χαρακτηριστικό εικόνων που περιέχουν εντελώς διαφορετικές πληροφορίες (π.χ. εικόνες ανατομίας και εικόνες λειτουργείας ενός οργάνου) κάνοντας την επαλληλία ακόμη δυσκολότερη. Σημειώνεται ότι οι πολυφασματκές εικόνες έχουν ιδιαίτερη σημασία στην ιατρική επιστήμη λόγω των συμπληρωματικών πληροφοριών που παρέχουν.Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής, είναι η μελέτη των τεχνικών υπέρθεσης δισδιάστατων (2Δ) και τρισδιάστατων (3Δ) μονοφασματικών και πολυφασματικών ιατρικών εικόνων, η καταγραφή των προβλημάτων τους και η επινόηση και εφαρμογή νέων μεθόδων που αντιμετωπίζουν με επιτυχία τις δυσκολίες των κλασσικών μεθόδων. Μελετήθηκαν δύο μεγάλες κατηγορίες μεθόδων προσέγγισης του προβλήματος: οι μέθοδοι που βασίζονται στη χρήση ανθεκτικών συναρτήσεων ομοιότητας και οι μέθοδοι εφαρμογής φυσικών ελαστικά παραμορφώσιμων μοντέλων κάτω από στατιστικούς περιορισμούς. Οι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν εφαρμόστηκαν στην υπέρθεση ιατρικών εικόνων μαγνητικής τομογραφίας (Magnetic Resonance Imaging-MRI) και ιατρικών εικόνων προερχόμενες από τομογραφία με μονοφωτονική εκπομπή (Single Photon Emission Computed Tomography-SPECT) του ανθρωπίνου εγκεφάλου.
Correspondence between large-scale ictal and interictal epileptic networks revealed by single photon emission computed tomography (SPECT) and electroencephalography (EEG)-functional magnetic resonance imaging (fMRI)
