基于灰度信息的有剛體約束的非剛體配準(zhǔn).pdf

1、伴隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，高科技醫(yī)療影像設(shè)備的不斷涌現(xiàn)為醫(yī)療現(xiàn)代化提供了越來越多的幫助。在X射線斷層掃描(CT)，核磁共振(MR)等人體解剖結(jié)構(gòu)成像技術(shù)日趨完善的同時(shí)，功能性核磁共振(fMRI)、正電子放射斷層掃描(PET，PositronEmission T0mography)以及單光子放射斷層掃描(SPECT，Single Photon EmissionCT)等功能性、代謝性成像技術(shù)正逐漸地被人類廣泛地采用。它們?yōu)榕R床醫(yī)療診斷，計(jì)算

2、機(jī)輔助手術(shù)與治療等工作提供了高質(zhì)量的解剖和功能信息支持，大大提高了人類對自身的認(rèn)知并從而提高了全民醫(yī)療健康水平。然而，在醫(yī)學(xué)圖像中廣泛使用的非剛體配準(zhǔn)，通常把所有的組織都當(dāng)作非剛體對象來處理，而不考慮不同類型組織的剛體性。如果像骨頭之類的剛體組織出現(xiàn)在配準(zhǔn)過程中，這些算法將不能保留這些剛體對象的剛體性。 保留對象的剛體性，不僅對于是剛體的組織是有用的，它在其它案例中也是非常有用的。如果我們配準(zhǔn)的兩個幅圖像中有些組織結(jié)果發(fā)生了大小

3、的變化，那么保留這些諸如在不同的時(shí)間序列圖像中的腫瘤生長的圖像之間的差異是有用的。傳統(tǒng)的非剛體配準(zhǔn)是將兩幅圖像配準(zhǔn)到同樣大小，沒有差別。那么諸如腫瘤變化之類的信息就會被隱藏，但是保留腫瘤對象的剛體性就能阻止這些信息的丟失。 本文中，我們提出了一個新的在執(zhí)行配準(zhǔn)過程中保持所需對象剛體性的方法。這個方法是通過灰度信息來確定剛體區(qū)域與非剛體區(qū)域中間部分的剛體變換和非剛體變換，修改基于B樣條的自由模式運(yùn)動來得到一個剛體約束的。在那之后，

4、這個方法被應(yīng)用到頸椎配準(zhǔn)中。我們使用頸椎的特性，同時(shí)將這個方法應(yīng)用到頸椎配準(zhǔn)過程中。本文的主要工作包括下面幾個方面： 1．首先討論和比較了各種有剛體約束的非剛體配準(zhǔn)方法。有剛體約束的非剛體配準(zhǔn)方法被分為兩類：通過修改相似度測量的方法和通過修改變換的方法。 2．經(jīng)過前面的方法討論，我們提出了新的有剛體約束的非剛體配準(zhǔn)方法。B樣條的控制點(diǎn)能夠分為剛體部分控制點(diǎn)和自由運(yùn)動部分控制點(diǎn)。所有的剛體對象控制點(diǎn)是在一起變換的，這些控制

5、點(diǎn)的位移是通過這些控制點(diǎn)的剛體變換的位移的前后差異得到的。因?yàn)?，如果對剛體部分的控制點(diǎn)簡單向外擴(kuò)展兩個，會擴(kuò)大剛體運(yùn)動部分的面積，這里我們在這個方法中也使用了非均勻樣條來減少擴(kuò)大的剛體面積。 3．頸椎的特性和剛體約束的非剛體配準(zhǔn)算法被用來處理多級的頸椎配準(zhǔn)。首先我們從預(yù)分割的頸椎骨頭中，提取出頸椎的中心點(diǎn)，然后利用灰度信息來給骨頭周圍的非剛體組織變換確定剛體變換和非剛體變換的比率。然后，分別對各個骨頭塊分別進(jìn)行配準(zhǔn)，然后用這個結(jié)