Deformable Medical Image Registration: A Survey

Aristeidis Sotiras (1, 2, 3) , Davatzikos Christos (3) , Nikos Paragios (1, 2)

1 MAS - Mathématiques Appliquées aux Systèmes - EA 4037
2 GALEN - Organ Modeling through Extraction, Representation and Understanding of Medical Image Content
3 SBIA - Section for Biomedical Image Analysis

Deformable image registration is a fundamental task in medical image processing. Among its most important applications, one may cite: i) multi-modality fusion, where information acquired by di erent imaging devices or protocols is fused to facilitate diagnosis and treatment planning; ii) longitudinal studies, where temporal structural or anatomical changes are investigated; and iii) population modeling and statistical atlases used to study normal anatomical variability. In this report, we attempt to give an overview of the deformable registration methods, putting emphasis on the most recent advances in the domain. Additional emphasis has been given to techniques applied to medical images. In order to study image registration methods, their main components are identi ed and then studied independently. The most recent techniques are presented in a systematic fashion. The contribution of his report is twofold: i) to serve as a tutorial on deformable medical image registration; and ii) to provide an extensive account of registration techniques in a systematic manner.

Le recalage déformable d'images est une des tâches les plus fondamentales dans l'imagerie médicale. Parmi ses applications les plus importantes, on compte: i) la fusion d' information provenant des di érents types de modalités a n de faciliter le diagnostic et la plani cation du traitement; ii) les études longitudinales, oú des changements structurels ou anatomiques sont étudiées en fonction du temps; et iii) la modélisation de la variabilité anatomique normale d'une population et les atlas statistiques. Dans ce rapport de recherche, nous essayons de donner un aperçu des di érentes méthodes du recalage déformables, en mettant l'accent sur les avancées les plus récentes du domaine. Nous avons particuliérement insisté sur les techniques appliquées aux images médicales. A n d'étudier les méthodes du recalage d'images, leurs composants principales sont d'abord identi és puis étudiées de manière indeépendante, les techniques les plus récentes étant classi ées en suivant un schéma logique déterminé. La contribution de ce rapport de recherche est double: i) de servir comme didacticiel de recalage déformable d'images médicales; et ii) de fournir un compte rendu détaillé des techniques de recalage d'une manière systématique.

Mots clés: deformable registration; medical imaging; bibliographical review

Domaines: Imagerie médicale

Aristeidis Sotiras, Davatzikos Christos, Nikos Paragios. Deformable Medical Image Registration: A Survey. [Research Report] RR-7919, 2012. ⟨hal-00684715v2⟩