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医学图像后处理技术及其研究进展
介绍近几年来医学图像后处理技术的新进展和在临床的应用 ,主要从图像分割、配准+融合、三维重建等方面进行了分类综述;并分析了医学图像后处理技术与 PACS和计算机辅助诊断相结合的发展前景.
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改进的Powell医学图像配准算法的应用
以互信息为相似性测度的Powell优化算法,在图像配准时存在速度慢、容易陷入局部极值等缺点.本文提出了改进的归一化互信息的计算公式及其联合直方图的计算方法,使得在计算过程简化的同时,相似性测度能更准确地反映配准程度.另外,针对Powell优化算法对初始点过度依赖的问题,本文设计了一种改进的Powell算法来求取配准的初始变换参数,能有效避免Powell陷入局部极值,同时减少了迭代的次数.实验结果表明,用改进的方法进行医学图像配准可以达到亚像素精度,在速度上有了明显的提高,比传统的Powell算法更稳定.
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DBS术前图像与ICBM-152图谱的配准算法
脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)手术治疗是帕金森病患者重要治疗手段.脑图谱与术前图像之间的配准是实现DBS术前导航和核团识别的一种有效方法.本文对术前图像与ICBM-152图谱的配准问题进行了研究,首先将术前临床图像标准化至图谱的坐标空间,随后使用分段线性配准对图谱进行粗配准,后利用互信息作为相似性测度,并基于B样条弹性形变模型实现脑图谱与术前数据的非刚性配准.上述方法可以为每个病人计算出个性化的脑图谱,实验结果表明,在原始图像与图谱的互信息测度为0.558的情况下,该方法使二者的互信息提高至1.217.
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虚拟人体研究与医学图像处理方法学
根据美国可视人计划及可视韩国人的经验和存在的问题,结合我们的自身工作,提出中国虚拟人体计划设计的医学图像处理方法学设想.
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基于图像分割的MRI、CT脑图像自动配准的探讨
图像配准是图像融合等医学图像处理过程的关键技术,本文探讨的CT与MRI脑图像配准方法,采用自动分割两种图像的颅骨区域及用数学形态学方法修正,以此区域进行匹配.研究结果表明,该方法对原始图像的质量要求较低,其预处理过程可有效地提高搜索效率.
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电磁导航多模融合实时FDG PET引导活检与射频消融术
目的 评估经皮活检、术中活检及肝脏身频消融过程中电磁导航、GT、超声及18氟-脱氧葡萄糖-正电子体层扫描(18FFDGPET,下称“FDG PET”.PET多模融合实时反馈的可行性.方法 此项研究通过了健康保险易移植性和责任性法案(HIPPA)认证和体制审查委员会的批准.于2007年11月至2010年8月,对25例患者(男17例,女8例)进行了33次经皮活检和3次术中活检,共计36次FDG活性靶区域采样研究.其中,1例进行了活检与肝脏聚焦射频消触.在常规成像中,靶区分别表现FDG摄取异常、没有显影不良或完全未显影.将术前FDG PET扫描与术中CT扫描采用半自动方法进行刚性配准.在同轴活检探针尖端和射频消融电极探针尖端内装入电磁传感器线圈,通过电磁场发生器进行空间定位.实时超声扫描则是利用基于基准配准法进行配准,这样可以使超声扫描与术中CT、预先FDG PET 扫描的图像相融合,超声ICT的融合图像与叠加配准FDG PET 靶区形成的图像可用于指导临床；通过导航软件实现针刺活检、针电极导航及反馈.结果 所有患者均成功进行了实时超声、CT定位与FDG PET扫描的融合.在36次活检中有31次接受了诊断(18例恶性肿瘤,13例良性肿瘤).射频消融会导致FDG活性的分解,在短期随访(56d)中未出现局部治疗失败事件.结论 将实时反馈的图像与电磁装置跟踪相结合有助于特定的FDG PET 异常部位的活检与消融,这项研究将挑战传统的图像导航技术.
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构建中国女虚拟人一号的初步探索
连续解剖切片图像的三维重建和显示,是一种重要的形态学研究方法.三维重建过程中,首先要对连续切片图像进行配准,为三维显示奠定基础.基于真实人体解剖的数字化虚拟人体研究结合医学科学与计算机技术构建一个像真人一样的计算机模型,在数字解剖、手术计划与培训和很多非医学方面有广泛的应用价值.本文以中国第一例女虚拟人的三维重建为例,介绍了连续解剖切片图像三维重建过程.
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基于图谱的肝脏CT三维自动分割研究
目的 在肝脏外科手术或肝脏病理研究中,计算肝脏体积是重要步骤.由于肝脏外形复杂、临近组织灰度值与之接近等特点,肝脏的自动医学图像分割仍是医学图像处理中的难点之一.方法 本文采用图谱结合3D非刚性配准的方法,同时加入肝脏区域搜索算法,实现了鲁棒性较高的肝脏自动分割程序.首先,利用20套训练图像创建图谱,然后程序自动搜索肝脏区域,后将图谱与待分割CT图像依次进行仿射配准和B样条配准.配准以后的图谱肝脏轮廓即可表示为目标肝脏分割轮廓,进而计算出肝脏体积.结果 评估结果显示,上述方法在肝脏体积误差方面表现出色,达到77分,但在局部(主要在肝脏尖端)出现较大的误差.结论 该方法分割临床肝脏CT图像具有可行性.
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一种人机交互式快速脑图像配准系统
为了推广配准研究在实际临床中的应用,提出并实现了一种脑图像配准系统.与其它自动化配准不同,该系统有意将人机交互引入配准过程,实现了脑图像的快速精确配准,并避免了局部极值等问题.同时,系统包含多种配准测度,适用于不同配准任务.试验表明,该系统配准效率高、能够解决大多数临床脑图像配准问题.
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基于图像特征的CT-MR图像配准
本文采用了基于图像特征的相关性算法对3-D CT-MR图像进行配准.首先使用基于局部坐标系的二阶导数算子对CT和MR图像进行处理,获取由图像的"脊"或"谷"组成的特征图像,然后在进行刚体变换条件下对特征图像进行相关计算,使其相关系数达到大,从而获取配准后的图像.该方法不需在成像过程中人为增加标记物,后续处理中不需人为干预,是一种自动的图像配准方法.后本文给出了这一方法用于实际数据的结果.
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一种自动有效的电解剖图与CT曲面配准算法
目的 为房颤消融手术提供一种自动精确的电解剖图与CT曲面配准算法.方法 首先,以基于主轴的方法粗配准电解剖图与CT曲面,然后以基于迭代近点的方法进一步精配准两图.结果 采用CartoMerge、随机方法和本文提出的基于迭代近点的方法分别逐一配准三组真实和三组模拟的电解剖图与CT曲面.相对Carto-Merge和随机方法,基于迭代近点的方法配准结果稳定,精度高,而且算法完全自动,无需任何手动操作.结论 基于迭代近点的电解剖图与CT曲面配准算法能很好地满足临床房颤消融手术的需求.
关键词： 电解剖图 CT曲面 配准 Carto-Merge 迭代最近点 -
利用边缘和表面特征实现脑图像CT-MR的自动配准
应用基于CT和MR图像等值特征表面的配准算法对多模医学图像进行了配准研究.在CT、MR图像中提取等值特征表面,进行图像的几何对准,并对结果进行初步评估,同时对该算法的稳健性,搜索近点策略和插值策略进行了研究.结果表明:这种方法能够达到亚象素级的配准精度,是一种稳健、高精度、全自动的配准方法.
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基于大互信息的人脑MR-PET图像配准方法
利用大互信息法进行多模医学图像配准近来成为了医学图像处理领域的热点.MR和PET图像配准对研究神经组织的结构功能关系和引导神经外科手术有着重要的指导意义.本文描述了一种基于互信息的人脑MR-PET图像配准方法.我们将这种方法应用于图像的几何对准并给出了初步的评估结果.由于不需要对不同成像模式下的图像灰度间的关系作任何假设,大互信息法是一种稳健性强,可广泛应用于基于体素的多模图像的配准方法.
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医学图像非刚性配准研究进展
医学图像非刚性的配准在医学诊断和治疗计划中起着重要的作用,学者们为此提出了各种非刚性配准算法.本文首先分析了非刚性配准的必要性;接着介绍了近年来提出的典型非刚性配准算法,给出了这些方法的基本原理及研究进展,后对非刚性配准的发展方向进行了展望.
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医学图像非刚体配准技术研究进展
医学图像配准对提高临床诊断治疗水平、病情监测以及放射治疗和手术导航等具有重要的研究意义。医学图像配准技术主要包括刚体与非刚体两种类型，基于刚体的图像配准算法发展迅速已广泛应用于临床，非刚体图像配准技术尚在发展阶段。本文在陈述配准技术框架及其各模块的基础上，综述了近年来一些典型的非刚体配准算法，包括算法原理、主要特点、适用情况及其改进方向等。后，对非刚体配准技术的发展进行了展望。
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手术导航中精度问题的研究
手术导航系统由立体定位和图像配准两部分组成,整个系统的精度取决于术前多模医学图像数据重建所得的虚拟空间和术中实际空间匹配效果的好坏.系统精度由定位系统的精度和图像配准的精度两部分组成.术中的配准精度有依赖于立体定位系统的精度,定位精度是影响整个系统精度的重要因素.后,文中给出了影响手术导航各种的误差源.
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骨科计算机辅助术前规划系统
为提高假体与股骨腔的匹配,延长人工髋关节假体置换手术植入寿命,本研究基于CT断层影像和反求技术,运用图像处理、真实感图形生成等技术,在计算机中实现可视手术,并可预见和评估手术的结果,从而制定出优的手术方案.这一系统为提高手术成功率及延长假体植入的寿命提供了一条新的、精确合理的途径.
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尾状核、豆状核和丘脑的三维可视化及与磁共振图像的融合
目的依据中国虚拟人数据集对尾状核、豆状核和丘脑进行三维重建并与临床影像数据进行融合,为神经外科疾病的诊断与治疗提供形态学依据.方法以中国虚拟人数据集为依据,采用图像透明的方法对尾状核、豆状核和丘脑进行手工分割,在平滑处理中运用了腐蚀与膨胀的方法,并把分割后的神经结构与病人磁共振图像进行融合,后用表面绘制与体绘制相结合的方法进行三维重建.结果重建后的图像可清晰显示尾状核、豆状核、丘脑各个神经结构的形态、位置和毗邻关系.可在三维空间中绕任意轴旋转任意角度,从不同的方向进行观察.融合后的图像能同时显示虚拟结构与病人MRI图像.结论用三维可视化与MRI图像融合方法获得的图像资料,对于解剖学的教学研究以及神经外科疾病的诊断与治疗具有重要的参考价值.
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双侧内耳统计形状模型
目的 探讨建立双侧内耳统计形状模型的方法和影响因素,并探讨使用平均双侧内耳模型作为带空间信息的标准模型.方法 通过Otsu法以及手动分割37例双侧内耳模型,对模型进行配准并生成统计形状模型,观察测量标准模型空间信息.结果 Otsu法可以分割获取高质量内耳模型,模型配准后使用Statismo 0.81软件可以生成稳定的内耳统计形状模型,其导出的平均模型空间方向信息具有代表性.结论 双侧内耳统计形状模型可以导出平均模型作为带空间方向信息的标准模型.
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基于多对比度磁共振颈动脉图像的配准算法研究
基于在血管壁增强显示方面的强大潜力,近年来多对比度核磁共振成像已成为斑块分析研究的有力工具,但其效能受到多序列图像血管不匹配的影响.为实现多序列图像的准确血管配准,在管腔分割的基础上提出一种由粗到精的两步配准策略:先采用迭代近点实现多对比度图像中心线的刚性配准,再采用薄板样条实现基于血管边界点的非刚性配准.在第二步配准中,为准确寻找不同序列血管边界的匹配点,创新使用形状上下文描述子对边界点进行筛选,并应用确定性退火技术进行全局优化.采用新型三维多对比度磁共振血管成像序列,对提出算法的有效性进行定量评价.结果表明,配准后不同序列的边界重合度均达到95％以上,平均表面距离0.12 mm,可有效提高配准精度,为后续斑块成分的分析奠定基础.
