segmentation/clitkExtractLymphStation_3P.txx

   1
   2 //--------------------------------------------------------------------
   3 template <class ImageType>
   4 void
   5 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
   6 ExtractStation_3P_SetDefaultValues()
   7 {
   8 }
   9 //--------------------------------------------------------------------
  10
  11
  12 //--------------------------------------------------------------------
  13 template <class ImageType>
  14 void
  15 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
  16 ExtractStation_3P_SI_Limits()
  17 {
  18   /*
  19     Apex of the chest & Carina.
  20   */
  21   StartNewStep("[Station 3P] Inf/Sup limits with apex of the chest and carina");
  22
  23   // Get Carina position (has been determined in Station8)
  24   m_CarinaZ = GetAFDB()->GetDouble("CarinaZ");
  25
  26   // Get Apex of the Chest. The "lungs" structure is autocroped so we
  27   // consider the most superior point.
  28   MaskImagePointer Lungs = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("Lungs");
  29   MaskImageIndexType index = Lungs->GetLargestPossibleRegion().GetIndex();
  30   index += Lungs->GetLargestPossibleRegion().GetSize();
  31   MaskImagePointType p;
  32   Lungs->TransformIndexToPhysicalPoint(index, p);
  33   p[2] -= 5; // 5 mm below because the autocrop is slightly above the apex
  34   double m_ApexOfTheChest = p[2];
  35
  36   /* Crop support :
  37      Superior limit = carina
  38      Inferior limit = Apex of the chest */
  39   m_Working_Support =
  40     clitk::CropImageAlongOneAxis<MaskImageType>(m_Working_Support, 2,
  41                                                 m_CarinaZ,
  42                                                 m_ApexOfTheChest, true,
  43                                                 GetBackgroundValue());
  44
  45   StopCurrentStep<MaskImageType>(m_Working_Support);
  46   m_ListOfStations["3P"] = m_Working_Support;
  47 }
  48 //--------------------------------------------------------------------
  49
  50
  51 //--------------------------------------------------------------------
  52 template <class ImageType>
  53 void
  54 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
  55 ExtractStation_3P_Remove_Structures()
  56 {
  57   /*
  58     3 - (sup) remove Aorta, VB, subcl
  59     not LR subcl ! -> a séparer LR ?
  60     (inf) remove Eso, Aorta, Azygousvein
  61   */
  62
  63   StartNewStep("[Station 3P] Remove some structures.");
  64
  65   Remove_Structures("3P", "Aorta");
  66   Remove_Structures("3P", "VertebralBody");
  67   Remove_Structures("3P", "SubclavianArtery");
  68   Remove_Structures("3P", "Esophagus");
  69   Remove_Structures("3P", "Azygousvein");
  70   Remove_Structures("3P", "Thyroid");
  71   Remove_Structures("3P", "VertebralArtery");
  72
  73   StopCurrentStep<MaskImageType>(m_Working_Support);
  74   m_ListOfStations["3P"] = m_Working_Support;
  75 }
  76 //--------------------------------------------------------------------
  77
  78
  79 //--------------------------------------------------------------------
  80 template <class ImageType>
  81 void
  82 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
  83 ExtractStation_3P_Ant_Limits()
  84 {
  85   /*
  86     Ant Post limit :
  87
  88     Anteriorly, it is in contact with the posterior aspect of Stations
  89     1–2 superiorly (Fig. 2A–C) and with Stations 4R and 4L inferiorly
  90     (Fig. 2D–I and 3A–C). The anterior limit of Station 3P is kept
  91     posterior to the trachea, which is defined by an imaginary
  92     horizontal line running along the posterior wall of the trachea
  93     (Fig. 2B,E, red line). Posteriorly, it is delineated along the
  94     anterior and lateral borders of the vertebral body until an
  95     imaginary horizontal line running 1 cm posteriorly to the
  96     anterior border of the vertebral body (Fig. 2D).
  97
  98     1 - post to the trachea : define an imaginary line just post the
  99     Trachea and remove what is anterior.
 100
 101   */
 102   StartNewStep("[Station 3P] Ant limits with Trachea ");
 103
 104   // Load Trachea
 105   MaskImagePointer Trachea = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("Trachea");
 106
 107   // Crop like current support (need by SliceBySliceSetBackgroundFromLineSeparation after)
 108   Trachea =
 109     clitk::ResizeImageLike<MaskImageType>(Trachea, m_Working_Support, GetBackgroundValue());
 110
 111   // Slice by slice, determine the most post point of the trachea (A)
 112   // and consider a second point on the same horizontal line (B)
 113   std::vector<MaskImagePointType> p_A;
 114   std::vector<MaskImagePointType> p_B;
 115   std::vector<typename MaskSliceType::Pointer> slices;
 116   clitk::ExtractSlices<MaskImageType>(Trachea, 2, slices);
 117   MaskImagePointType p;
 118   typename MaskSliceType::PointType sp;
 119   for(uint i=0; i<slices.size(); i++) {
 120     // First only consider the main CCL (trachea, not bronchus)
 121     slices[i] = Labelize<MaskSliceType>(slices[i], 0, true, 100);
 122     slices[i] = KeepLabels<MaskSliceType>(slices[i], GetBackgroundValue(),
 123                                           GetForegroundValue(), 1, 1, true);
 124     // Find most posterior point
 125     clitk::FindExtremaPointInAGivenDirection<MaskSliceType>(slices[i], GetBackgroundValue(),
 126                                                             1, false, sp);
 127     clitk::PointsUtils<MaskImageType>::Convert2DTo3D(sp, Trachea, i, p);
 128     p_A.push_back(p);
 129     p[0] -= 20;
 130     p_B.push_back(p);
 131   }
 132   clitk::WriteListOfLandmarks<MaskImageType>(p_A, "trachea-post.txt");
 133
 134   // Remove Ant part above those lines
 135   clitk::SliceBySliceSetBackgroundFromLineSeparation<MaskImageType>(m_Working_Support,
 136                                                                     p_A, p_B,
 137                                                                     GetBackgroundValue(),
 138                                                                     1, 10);
 139   // End, release memory
 140   GetAFDB()->template ReleaseImage<MaskImageType>("Trachea");
 141   StopCurrentStep<MaskImageType>(m_Working_Support);
 142   m_ListOfStations["3P"] = m_Working_Support;
 143 }
 144 //--------------------------------------------------------------------
 145
 146
 147 //--------------------------------------------------------------------
 148 template <class ImageType>
 149 void
 150 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
 151 ExtractStation_3P_Post_Limits()
 152 {
 153   /*
 154     Ant Post limit :
 155
 156     Anteriorly, it is in contact with the posterior aspect of Stations
 157     1–2 superiorly (Fig. 2A–C) and with Stations 4R and 4L inferiorly
 158     (Fig. 2D–I and 3A–C). The anterior limit of Station 3P is kept
 159     posterior to the trachea, which is defined by an imaginary
 160     horizontal line running along the posterior wall of the trachea
 161     (Fig. 2B,E, red line). Posteriorly, it is delineated along the
 162     anterior and lateral borders of the vertebral body until an
 163     imaginary horizontal line running 1 cm posteriorly to the
 164     anterior border of the vertebral body (Fig. 2D).
 165
 166     2 - post to the trachea : define an imaginary line just post the
 167     Trachea and remove what is anterior.
 168
 169   */
 170   StartNewStep("[Station 3P] Post limits with VertebralBody ");
 171
 172   // Load VertebralBody
 173   MaskImagePointer VertebralBody = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("VertebralBody");
 174
 175   // Crop like current support (need by SliceBySliceSetBackgroundFromLineSeparation after)
 176   VertebralBody = clitk::ResizeImageLike<MaskImageType>(VertebralBody, m_Working_Support, GetBackgroundValue());
 177
 178   writeImage<MaskImageType>(VertebralBody, "vb.mhd");
 179
 180   // Compute VertebralBody most Ant position (again because slices
 181   // changes). Slice by slice, determine the most post point of the
 182   // trachea (A) and consider a second point on the same horizontal
 183   // line (B)
 184   std::vector<MaskImagePointType> p_A;
 185   std::vector<MaskImagePointType> p_B;
 186   std::vector<typename MaskSliceType::Pointer> slices;
 187   clitk::ExtractSlices<MaskImageType>(VertebralBody, 2, slices);
 188   MaskImagePointType p;
 189   typename MaskSliceType::PointType sp;
 190   for(uint i=0; i<slices.size(); i++) {
 191     // Find most anterior point
 192     bool found = clitk::FindExtremaPointInAGivenDirection<MaskSliceType>(slices[i], GetBackgroundValue(),
 193                                                                          1, true, sp);
 194
 195     // If the VertebralBody stop superiorly before the end of
 196     // m_Working_Support, we consider the same previous point.
 197     if (!found) {
 198       p = p_A.back();
 199       p[2] += VertebralBody->GetSpacing()[2];
 200       p_A.push_back(p);
 201       p = p_B.back();
 202       p[2] += VertebralBody->GetSpacing()[2];
 203       p_B.push_back(p);
 204     }
 205     else {
 206       clitk::PointsUtils<MaskImageType>::Convert2DTo3D(sp, VertebralBody, i, p);
 207       p[1] += 10; // Consider 10 mm more post
 208       p_A.push_back(p);
 209       p[0] -= 20;
 210       p_B.push_back(p);
 211     }
 212   }
 213   clitk::WriteListOfLandmarks<MaskImageType>(p_A, "vb-ant.txt");
 214
 215
 216   // Remove Ant part above those lines
 217   clitk::SliceBySliceSetBackgroundFromLineSeparation<MaskImageType>(m_Working_Support,
 218                                                                     p_A, p_B,
 219                                                                     GetBackgroundValue(),
 220                                                                     1, -10);
 221   writeImage<MaskImageType>(m_Working_Support, "a.mhd");
 222
 223   StopCurrentStep<MaskImageType>(m_Working_Support);
 224   m_ListOfStations["3P"] = m_Working_Support;
 225 }
 226 //--------------------------------------------------------------------
 227
 228
 229 //--------------------------------------------------------------------
 230 template <class ImageType>
 231 void
 232 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
 233 ExtractStation_3P_LR_sup_Limits()
 234 {
 235   /*
 236     "On the right side, the limit is deﬁned by the air–soft-tissue
 237     interface. On the left side, it is deﬁned by the air–tissue
 238     interface superiorly (Fig. 2A–C) and the aorta inferiorly
 239     (Figs. 2D–I and 3A–C)."
 240
 241     sup :
 242     Resizelike support : Trachea, SubclavianArtery
 243     Trachea, slice by slice, get centroid trachea
 244     SubclavianArtery, slice by slice, CCL
 245     prendre la 1ère à L et R, not at Left
 246
 247   */
 248   StartNewStep("[Station 3P] Left/Right limits (superior part) ");
 249
 250   // Load structures
 251   MaskImagePointer Trachea = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("Trachea");
 252   MaskImagePointer SubclavianArtery = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("SubclavianArtery");
 253
 254   // Crop like current support
 255   Trachea = clitk::ResizeImageLike<MaskImageType>(Trachea, m_Working_Support, GetBackgroundValue());
 256   SubclavianArtery = clitk::ResizeImageLike<MaskImageType>(SubclavianArtery, m_Working_Support, GetBackgroundValue());
 257
 258   writeImage<MaskImageType>(Trachea, "tr.mhd");
 259   writeImage<MaskImageType>(SubclavianArtery, "sca.mhd");
 260
 261   // Get list of slices
 262   std::vector<MaskSlicePointer> slices_support;
 263   std::vector<MaskSlicePointer> slices_trachea;
 264   std::vector<MaskSlicePointer> slices_subclavianartery;
 265   clitk::ExtractSlices<MaskImageType>(m_Working_Support, 2, slices_support);
 266   clitk::ExtractSlices<MaskImageType>(Trachea, 2, slices_trachea);
 267   clitk::ExtractSlices<MaskImageType>(SubclavianArtery, 2, slices_subclavianartery);
 268
 269   // Loop on slices
 270   std::vector<MaskImagePointType> points;
 271   MaskImagePointType p;
 272   for(uint i=0; i<slices_support.size(); i++) {
 273     // Get Trachea centroid
 274     std::vector<typename MaskSliceType::PointType> centroids;
 275     typename MaskSliceType::PointType c;
 276     ComputeCentroids<MaskSliceType>(slices_trachea[i], GetBackgroundValue(), centroids);
 277     c = centroids[1];
 278
 279     // [debug] Store point
 280     clitk::PointsUtils<MaskImageType>::Convert2DTo3D(centroids[1], Trachea, i, p);
 281     points.push_back(p);
 282
 283     // Get Right and Left CCL in SubclavianArtery
 284     slices_subclavianartery[i] = Labelize<MaskSliceType>(slices_subclavianartery[i], 0, true, 10);
 285     ComputeCentroids<MaskSliceType>(slices_subclavianartery[i], GetBackgroundValue(), centroids);
 286
 287     if (centroids.size() > 1) {
 288       // Determine the one at Right/Left -> first after Trachea
 289       // centroid
 290       typename MaskSliceType::PointType right;
 291       typename MaskSliceType::PointType left;
 292       int label_right=-1;
 293       int label_left=-1;
 294       right[0] = c[0]-100;
 295       left[0] = c[0]+100;
 296       for(uint j=1; j<centroids.size(); j++) {
 297         if (centroids[j][0] < c[0]) { // At Right of Trachea centroid
 298           if (centroids[j][0] >= right[0]) {
 299             right = centroids[j];
 300             label_right = j;
 301           }
 302         }
 303         if (centroids[j][0] > c[0]) { // At Left of Trachea centroid
 304           if (centroids[j][0] <= left[0]) {
 305             left = centroids[j];
 306             label_left = j;
 307           }
 308         }
 309       }
 310
 311       if (label_right != -1) {
 312
 313         // Debug points
 314         clitk::PointsUtils<MaskImageType>::Convert2DTo3D(centroids[label_right], SubclavianArtery, i, p);
 315         points.push_back(p);
 316
 317         // Set Background and ForegroundValue according to label_right
 318         MaskSlicePointer object =
 319           clitk::Binarize<MaskSliceType>(slices_subclavianartery[i], label_right, label_right,
 320                                          GetBackgroundValue(), GetForegroundValue());
 321
 322         // Relative Position : not at Right
 323         typedef clitk::AddRelativePositionConstraintToLabelImageFilter<MaskSliceType> RelPosFilterType;
 324         typename RelPosFilterType::Pointer relPosFilter = RelPosFilterType::New();
 325         relPosFilter->VerboseStepFlagOff();
 326         relPosFilter->WriteStepFlagOff();
 327         relPosFilter->SetBackgroundValue(GetBackgroundValue());
 328         relPosFilter->SetInput(slices_support[i]);
 329         relPosFilter->SetInputObject(object);
 330         relPosFilter->AddOrientationTypeString("R");
 331         relPosFilter->SetInverseOrientationFlag(true);
 332         //      relPosFilter->SetIntermediateSpacing(3);
 333         relPosFilter->SetIntermediateSpacingFlag(false);
 334         relPosFilter->SetFuzzyThreshold(0.7);
 335         relPosFilter->AutoCropFlagOff(); // important ! because we join the slices after this loop
 336         relPosFilter->Update();
 337         slices_support[i] = relPosFilter->GetOutput();
 338
 339         // Relative Position : not Anterior
 340         relPosFilter = RelPosFilterType::New();
 341         relPosFilter->VerboseStepFlagOff();
 342         relPosFilter->WriteStepFlagOff();
 343         relPosFilter->SetBackgroundValue(GetBackgroundValue());
 344         relPosFilter->SetInput(slices_support[i]);
 345         relPosFilter->SetInputObject(object);
 346         relPosFilter->AddOrientationTypeString("A");
 347         relPosFilter->SetInverseOrientationFlag(true);
 348         //      relPosFilter->SetIntermediateSpacing(3);
 349         relPosFilter->SetIntermediateSpacingFlag(false);
 350         relPosFilter->SetFuzzyThreshold(0.7);
 351         relPosFilter->AutoCropFlagOff(); // important ! because we join the slices after this loop
 352         relPosFilter->Update();
 353         slices_support[i] = relPosFilter->GetOutput();
 354
 355       } // End RelativePosition for Right
 356
 357
 358       if (label_left != -1) {
 359
 360         // Debug points
 361         clitk::PointsUtils<MaskImageType>::Convert2DTo3D(centroids[label_left], SubclavianArtery, i, p);
 362         points.push_back(p);
 363
 364         // Set Background and ForegroundValue according to label_right
 365         MaskSlicePointer object =
 366           clitk::Binarize<MaskSliceType>(slices_subclavianartery[i], label_left, label_left,
 367                                          GetBackgroundValue(), GetForegroundValue());
 368
 369         // Relative Position : not at Right
 370         typedef clitk::AddRelativePositionConstraintToLabelImageFilter<MaskSliceType> RelPosFilterType;
 371         typename RelPosFilterType::Pointer relPosFilter = RelPosFilterType::New();
 372         relPosFilter->VerboseStepFlagOff();
 373         relPosFilter->WriteStepFlagOff();
 374         relPosFilter->SetBackgroundValue(GetBackgroundValue());
 375         relPosFilter->SetInput(slices_support[i]);
 376         relPosFilter->SetInputObject(object);
 377         relPosFilter->AddOrientationTypeString("L");
 378         relPosFilter->SetInverseOrientationFlag(true);
 379         //      relPosFilter->SetIntermediateSpacing(3);
 380         relPosFilter->SetIntermediateSpacingFlag(false);
 381         relPosFilter->SetFuzzyThreshold(0.7);
 382         relPosFilter->AutoCropFlagOff(); // important ! because we join the slices after this loop
 383         relPosFilter->Update();
 384         slices_support[i] = relPosFilter->GetOutput();
 385
 386         // Relative Position : not Anterior
 387         relPosFilter = RelPosFilterType::New();
 388         relPosFilter->VerboseStepFlagOff();
 389         relPosFilter->WriteStepFlagOff();
 390         relPosFilter->SetBackgroundValue(GetBackgroundValue());
 391         relPosFilter->SetInput(slices_support[i]);
 392         relPosFilter->SetInputObject(object);
 393         relPosFilter->AddOrientationTypeString("A");
 394         relPosFilter->SetInverseOrientationFlag(true);
 395         //      relPosFilter->SetIntermediateSpacing(3);
 396         relPosFilter->SetIntermediateSpacingFlag(false);
 397         relPosFilter->SetFuzzyThreshold(0.7);
 398         relPosFilter->AutoCropFlagOff(); // important ! because we join the slices after this loop
 399         relPosFilter->Update();
 400         slices_support[i] = relPosFilter->GetOutput();
 401
 402       }
 403
 404
 405     } // if centroids.size > 1
 406   } // End loop slices
 407
 408   // Joint slices
 409   m_Working_Support = clitk::JoinSlices<MaskImageType>(slices_support, m_Working_Support, 2);
 410
 411   // Save list points
 412   clitk::WriteListOfLandmarks<MaskImageType>(points, "subcl-lr.txt");
 413
 414
 415   StopCurrentStep<MaskImageType>(m_Working_Support);
 416   m_ListOfStations["3P"] = m_Working_Support;
 417 }
 418 //--------------------------------------------------------------------
 419
 420 //--------------------------------------------------------------------
 421 template <class ImageType>
 422 void
 423 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
 424 ExtractStation_3P_LR_sup_Limits_2()
 425 {
 426   /*
 427     Use VertebralArtery to limit.
 428
 429
 430   StartNewStep("[Station 3P] Left/Right limits with VertebralArtery");
 431
 432   // Load structures
 433   MaskImagePointer VertebralArtery = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("VertebralArtery");
 434
 435   clitk::AndNot<MaskImageType>(m_Working_Support, VertebralArtery);
 436
 437   StopCurrentStep<MaskImageType>(m_Working_Support);
 438   m_ListOfStations["3P"] = m_Working_Support;
 439   */
 440 }
 441 //--------------------------------------------------------------------
 442
 443 //--------------------------------------------------------------------
 444 template <class ImageType>
 445 void
 446 clitk::ExtractLymphStationsFilter<ImageType>::
 447 ExtractStation_3P_LR_inf_Limits()
 448 {
 449   /*
 450     "On the right side, the limit is deﬁned by the air–soft-tissue
 451     interface. On the left side, it is deﬁned by the air–tissue
 452     interface superiorly (Fig. 2A–C) and the aorta inferiorly
 453     (Figs. 2D–I and 3A–C)."
 454
 455     inf : not Right to Azygousvein
 456   */
 457   StartNewStep("[Station 3P] Left/Right limits (inferior part) with Azygousvein and Aorta");
 458
 459   // Load structures
 460   MaskImagePointer AzygousVein = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("AzygousVein");
 461   MaskImagePointer Aorta = GetAFDB()->template GetImage<MaskImageType>("Aorta");
 462
 463   typedef clitk::AddRelativePositionConstraintToLabelImageFilter<MaskImageType> RelPosFilterType;
 464   typename RelPosFilterType::Pointer relPosFilter = RelPosFilterType::New();
 465   relPosFilter->VerboseStepFlagOff();
 466   relPosFilter->WriteStepFlagOff();
 467   relPosFilter->SetBackgroundValue(GetBackgroundValue());
 468   relPosFilter->SetInput(m_Working_Support);
 469   relPosFilter->SetInputObject(AzygousVein);
 470   relPosFilter->AddOrientationTypeString("R");
 471   relPosFilter->SetInverseOrientationFlag(true);
 472   //      relPosFilter->SetIntermediateSpacing(3);
 473   relPosFilter->SetIntermediateSpacingFlag(false);
 474   relPosFilter->SetFuzzyThreshold(0.7);
 475   relPosFilter->AutoCropFlagOn();
 476   relPosFilter->Update();
 477   m_Working_Support = relPosFilter->GetOutput();
 478
 479   writeImage<MaskImageType>(m_Working_Support, "before-L-aorta.mhd");
 480   relPosFilter->SetInput(m_Working_Support);
 481   relPosFilter->SetInputObject(Aorta);
 482   relPosFilter->AddOrientationTypeString("L");
 483   relPosFilter->SetInverseOrientationFlag(true);
 484   //      relPosFilter->SetIntermediateSpacing(3);
 485   relPosFilter->SetIntermediateSpacingFlag(false);
 486   relPosFilter->SetFuzzyThreshold(0.7);
 487   relPosFilter->AutoCropFlagOn();
 488   relPosFilter->Update();
 489   m_Working_Support = relPosFilter->GetOutput();
 490   writeImage<MaskImageType>(m_Working_Support, "after-L-aorta.mhd");
 491
 492   StopCurrentStep<MaskImageType>(m_Working_Support);
 493   m_ListOfStations["3P"] = m_Working_Support;
 494 }
 495 //--------------------------------------------------------------------