Loading article…
神経画像処理において、空間正規化は画像処理のステップであり、より具体的には画像位置合わせの手法である。人間の脳は大きさや形状が異なるため、空間正規化の目的の一つは、ある被験者の脳スキャン画像のある位置が、別の被験者の脳スキャン画像の同じ位置に対応するように、脳スキャン画像を変形させることである。
これは、複数の被験者間で共通する脳活動を特定したい研究目的の機能的神経画像検査でよく行われる。脳スキャンは、磁気共鳴画像法（MRI）または陽電子放出断層撮影法（PET）スキャナーを用いて取得できる。
空間正規化プロセスには2つのステップがあります。
ワープフィールドの推定は、例えばMRIのような1つのモダリティで実行でき、同じ被験者のMRIスキャンとPETスキャンが存在し、それらが位置合わせされている場合は、例えばPETのような別のモダリティに適用できます。
空間正規化では、通常、脳スキャンをテンプレートにワープさせるために、3次元の非剛体変換モデル（「ワープフィールド」）が使用されます。ワープフィールドは、コサインや多項式などの基底関数によってパラメータ化される場合があります。
あるいは、空間正規化のための多くの高度な手法は、構造を保持する変換である同相写像と微分同相写像に基づいて構築されています。これは、滑らかな部分多様体を変換中に滑らかに運ぶためです。微分同相写像は、微分同相写像とも呼ばれる微分同相フローに基づいて、計算解剖学の現代分野で生成されます。ただし、微分同相写像によるこのような変換は、関数合成を持つ群を形成し、群作用を 介して画像に非線形に作用するにもかかわらず、加法的ではありません。このため、加法的群の考え方を一般化したフローは、トポロジーを保持する大きな変形を生成し、1対1および全射変換を提供します。このような変換を生成するための計算手法は、しばしばLDDMM [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]と呼ばれ、計算解剖学の測地線フローに対応する座標系を接続するための主要な計算ツールとして微分同相写像のフローを提供します。
ワープフィールドの推定と適用を実装するプログラムは数多く存在する。SPMおよびAIRプログラム、 MRI StudioおよびMRI Cloud.orgにもその機能が含まれている。[ 5 ] [ 6 ]