論文の概要: Reference-Free Multi-Modality Volume Registration of X-Ray Microscopy and Light-Sheet Fluorescence Microscopy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.14807v1
• Date: Tue, 23 Apr 2024 07:37:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-04-24 15:00:46.296159
• Title: Reference-Free Multi-Modality Volume Registration of X-Ray Microscopy and Light-Sheet Fluorescence Microscopy
• Title（参考訳）: X線顕微鏡と光シート蛍光顕微鏡の基準自由多モードボリュームレジストレーション
• Authors: Siyuan Mei, Fuxin Fan, Mareike Thies, Mingxuan Gu, Fabian Wagner, Oliver Aust, Ina Erceg, Zeynab Mirzaei, Georgiana Neag, Yipeng Sun, Yixing Huang, Andreas Maier,
• Abstract要約: X線顕微鏡と光シート蛍光顕微鏡は、骨改造疾患の予備研究において2つの重要な画像ツールとして登場した。 このような独立して取得した大規模ボリュームを登録することは、実数および参照なしのシナリオでは極めて困難である。 本稿では,XRMとLSFMのボリューム登録のための高速な2段階パイプラインを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.09268945311192
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recently, X-ray microscopy (XRM) and light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) have emerged as two pivotal imaging tools in preclinical research on bone remodeling diseases, offering micrometer-level resolution. Integrating these complementary modalities provides a holistic view of bone microstructures, facilitating function-oriented volume analysis across different disease cycles. However, registering such independently acquired large-scale volumes is extremely challenging under real and reference-free scenarios. This paper presents a fast two-stage pipeline for volume registration of XRM and LSFM. The first stage extracts the surface features and employs two successive point cloud-based methods for coarse alignment. The second stage fine-tunes the initial alignment using a modified cross-correlation method, ensuring precise volumetric registration. Moreover, we propose residual similarity as a novel metric to assess the alignment of two complementary modalities. The results imply robust gradual improvement across the stages. In the end, all correlating microstructures, particularly lacunae in XRM and bone cells in LSFM, are precisely matched, enabling new insights into bone diseases like osteoporosis which are a substantial burden in aging societies.
• Abstract（参考訳）: 近年,X線顕微鏡 (XRM) と光シート蛍光顕微鏡 (LSFM) が骨修復疾患の予備研究において2つの重要な画像ツールとして登場し,顕微鏡レベルの解像度を提供している。 これらの相補的なモダリティを統合することで、骨の微細構造の全体像が得られ、様々な疾患サイクルにおける機能指向の体積分析が促進される。 しかし、そのような独立に取得した大規模ボリュームを登録することは、実数と参照なしのシナリオでは極めて困難である。 本稿では,XRMとLSFMのボリューム登録のための高速な2段階パイプラインを提案する。 第1段階は表面の特徴を抽出し、粗いアライメントのための2つの連続点雲ベースの手法を用いる。 第2段階は、修正された相互相関法を用いて初期アライメントを微調整し、正確なボリューム登録を保証する。 さらに,2つの相補的モダリティのアライメントを評価するための新しい指標として残差類似性を提案する。 その結果,段階的に緩やかな改善が得られた。 最終的に、XRMのラグナやLSFMの骨細胞など、関連するすべてのミクロ構造が正確に一致し、高齢化社会において重大な負担となる骨粗しょう症のような骨疾患に対する新たな洞察がもたらされる。

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