Reconstrucción 3D en tomografía – Volume Rendering con 3D Slicer (Tutorial en español. Parte 2)

Continuamos este curso de 3D Slicer y hoy nos toca hablar sobre el Volume rendering. Esta técnica de reconstrucción 3D en tomografía será de gran utilidad para ubicarnos mejor al navegar por el volumen y es una herramienta invaluable para la comunicación con el paciente.

Si no has visto la parte 1, puedes leerla aquí.

Como siempre aquí debajo te dejo la explicación en video de como usar esta función en 3D Slicer y del uso del visor 3D.

A esta altura, de seguro ya estás familiarizado con 3D Slicer y su sistema modular. El módulo que analizaremos en este post se llama Volume Rendering y lo puedes encontrar en la barra de herramientas, dando clic en el menú desplegable “Module Selection“.

1. Visor 3D de 3D Slicer

Para poder visualizar una reconstrucción 3D tomográfica, debemos conocer como funciona la última ventana de la sección vistas, llamada 3D View.

Al igual que las casillas de los cortes ortogonales, el 3D view tiene un ícono de pin en su esquina superior izquierda que permite desplegar controles adicionales. (Al dar clic sobre este ícono se fijan los controles en pantalla).

Las mismas opciones están disponibles en la sección 3D View Controllers del módulo View Controllers.

• Identificador de la Vista 3D: Es de utilidad cuando se tiene múltiples ventanas de 3D View.
• Centrar Vista 3D: Centra la ventana 3D View en el o los volúmenes cargados (incluso si no están visibles). Hay que tomar en cuenta que el botón solo desplaza la cámara hacia el centro del volumen, pero el zoom no se ve afectado. Para reestablecer la posición y el zoom a la vez se debe dar clic en la ventana y presionar la tecla r.
• Enlazar Vista: Cuando se tiene varias ventanas de 3D View estas se sincronizan al presionar esta opción.
• Visión ortográfica o de perspectiva: Permite cambiar entre estos 2 modos. La visión de perspectiva (Cubo alargado) muestra los objetos más cercanos más grandes y los lejanos mas chicos. La visión ortográfica (Cubo normal) muestra los objetos en proyección paralela, donde el tamaño de los objetos no depende de la distancia. (Útil para mediciones).
• Regla: Solo disponible en modo ortográfico. Despliega las opciones de visualización dela regla, como el grosor y el color (Útil para contrastar el color de la reconstrucción 3D tomográfica) .
• Vista estereoscópica: Activa la visión estereoscópica y permite elegir de entre distintos modos (Azul/rojo, Anaglifo, entrelazado, etc)
• Más opciones: Muestra opciones como depth peeling y FPS.
• Marcador de orientación: Permite mostrar una referencia de la orientación de la vista en la esquina inferior derecha. Se puede elegir entre un humano, un cubo o los ejes.
• Opciones de visibilidad: Permite controlar el color de fondo y los elementos visibles en pantalla.
• Medio Giro: Rota la vista de izquierda a derecha infinitamente.
• Rotar: Gira la vista 360° continuamente
• Zoom: Acerca o aleja la vista ligeramente (útil en pantallas táctiles).
• Orientación de la vista: Orienta la vista hacia una de las perspectivas estándares. Anterior (A), Posterior (P), Superior (S), Inferior (I), Derecha (R), Izquierda (L).

2. Reconstrucción 3D en tomografía. Activar la vista 3D.

Una vez cargado el volumen en 3D Slicer podemos activar el render en la vista 3D de 2 formas:

Nota: Si no sabes como cargar el volumen, mira este post

Desde el panel Data

Una forma sencilla para la reconstrucción volumétrica en tomografía con 3D Slicer es arrastrar el volumen desde el panel Data hasta el 3D View.

Dependiendo de la información que contenga el archivo DICOM, 3D Slicer tratará de utilizar una configuración adecuada para visualizar este volumen. Luego podremos cambiarla en el panel Volume Rendering.

Desde el panel Volume Rendering

También se puede activar la vista 3D en este panel, en este caso además tendremos varias configuraciones para lograr obtener la imagen deseada.

En la primera sección, el menú desplegable permite seleccionar el volumen deseado y el ícono de ojo permite activar o desactivar el render.

3. Panel Volume Rendering de 3D Slicer

Una vez hemos activado la vista en 3D del volumen por cualquiera de los métodos, es momento de configurar el render utilizando el panel Volume Rendering.

Imputs

• ROI: Por las siglas en inglés Region of Interest. Permite seleccionar, renombrar o crear áreas de interés que se utilizan en distintos flujos dentro de 3D Slicer (Como recortar el volumen). Por defecto se crea el área AnnotatioROI.
• Property: Permite elegir una configuración de propiedades. Las propiedades contienen la opacidad, color y gradientes usados para generar el render.
• View: Permite elegir en que 3D View se va a mostrar el render. Por defecto es la vista 1.

Display

• Preset: Los presets son configuraciones preestablecidas de opacidad, color y gradientes. En la lista que se despliega aparecerán diversas opciones según los tejidos que se planea visualizar (Hueso, aire, pulmón, etc..). Normalmente es necesario hacer ajustes adicionales para que se adapten al volumen.
• Shift: Mueve todos los parámetros del preset en una u otra dirección. Permite ajustar los tejidos visibles en el render.
• Crop: Permite recortar el volumen que se muestra en el 3D View en base a la ROI. Enable: Activa o desactiva el recorte. Display ROI: Muestra la región de interes en la vista 3D. (Útil cuando tejidos externos como el torax deben ocultarse para mostrar tejidos internos).
• Rendering: Permite elegir el método para el renderizado. El VTK GPU Ray Casting debe elegirse siempre que se tenga una tarjeta gráfica (Integrada o dedicada) en el equipo. VTK CPU Ray Casting se puede utilizar en equipos que no cuentan con tarjeta gráfica, pero es mucho más lento. VTK Multi-Volume también utiliza la tarjeta gráfica y puede renderizar múltiples volúmenes a la vez.

La sección advanced permite configurar la tres pestañas: Techniques, Volume Properties y ROI. Al utilizar un preset para la Reconstrucción 3D de la tomografía todos estos parámetros se configuran adecuadamente, por lo que no hace falta modificarlos en la mayoría de los casos.

Una excepción es la opción Quality en la pestaña Techniques. Dependiendo de la potencia del computador se puede utilizar la opción Máximo (Para tarjetas gráficas de gran capacidad) y Adaptativo (Para los demás casos). Esta opción adaptativa permitirá que el render fluya más rápido.

4. Ocultar regiones de la reconstrucción tridimensional de la tomografía

Una función bastante interesante para visualizar mejor reconstrucción volumétrica en una tomografía es la opción de ocultar ciertas partes de ella.

Crop

El método más sencillo es activando la opción Crop en la sección Display. Para ajustar la zona que se ocultará solo es necesario habilitar la ROI y desplazar sus paredes en la vista 3D o en las vistas ortográficas

Esta opción es de especial utilidad cuando se quiere ocultar una sección o elemento particular del volumen, o cuando el tejido a analizar se encuentra dentro de una cavidad, como el tórax por ejemplo.

Para desactivar la caja de ajuste de la ROI, solo es necesario dar clic nuevamente en la opción Display ROI de la sección Display y para restaurar la sección oculta solo hay que desactivar la función Crop en la casilla Enable.

Modulo de editor

Cuando la zona deseada no se puede ocultar con el primer método, se puede utilizar el módulo del editor para crear una máscara sobre el volumen, para ello se deben seguir los siguientes pasos:

1. Abrir el módulo del editor
2. Con la herramienta de pintar o de tijera seleccionar el área que será ocultada.
3. Con la opción Mask Volume rellenar la región seleccionada con “Empty“. Para ello se debe configurar el intensity value a -1000
4. Ocultar el render del volumen original y crear un nuevo render del volumen con máscara (Masked Volume)
5. Si se necesitan mayores ajustes, se pueden corregir o agregar regiones en el editor usando las herramientas de pintar o tijera y luego actualizar la máscara (Apply)en la opción Mask Volume

Todo este proceso se muestra en el video de YouTube que se encuentra en la parte superior, pero si tienes cualquier duda, no olvides comentar este post.

Consejos finales

Aquí termina esta segunda parte sobre la reconstrucción 3D en tomografía. De este modo vamos nutriendo nuestro manual de 3D Slicer en español, si te ha gustado, no olvides dejar un comentario y si estás interesado en utilizar 3D Slicer para Odontología digital, no olvides revisar mi curso de guías quirúrgicas aquí abajo ↓↓↓↓↓↓