基于主轴的CARTO电解剖图与CT曲面配准

目的 为房颤消融提供全自动、高精度的心脏CARTO 电解剖图（electroanatomic map,EAM）与CT曲面配准算法.方法 遍历两图48种主轴对应关系,选择使得两图平均距离最小的一种,作为最终的配准结果.结果 相对临床常用的Carto-Merge影像整合软件,以及现有的随机算法,主轴配准无需任何人工操作,计算简单快速,配准精度高.结论 基于主轴的EAM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.     

基于Hausdorff距离的CARTO电解剖图与CT曲面配准

我们提出一种全自动、高精度的CARTO电解剖图(EAM)与CT曲面的配准算法。算法首先以基于主轴的方法粗配准EAM与CT曲面,然后再以基于Hausdorff距离的方法进一步实现EAM与CT曲面精配准。实验结果表明,相对Carto-Merge配准软件以及随机配准算法,基于Hausdorff距离的配准算法能获得更稳定且更精确的EAM与CT曲面配准效果,同时算法完全自动,基于Hausdorff距离的EAM与CT曲面配准算法能很好地满足房颤消融手术的临床应用需求。     

Principal axes based registration for CARTO electroanatomic map and CT surface

目的 为房颤消融提供全自动、高精度的心脏CARTO 电解剖图(electroanatomic map,EAM)与CT曲面配准算法.方法 遍历两图48种主轴对应关系,选择使得两图平均距离最小的一种,作为最终的配准结果.结果 相对临床常用的Carto-Merge影像整合软件,以及现有的随机算法,主轴配准无需任何人工操作,计算简单快速,配准精度高.结论 基于主轴的EAM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.     

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,然后以基于迭代最近点的方法进一步精配准两图。结果采用Carto Merge、随机方法和本文提出的基于迭代最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,基于迭代最近点的方法配准结果稳定,精度最高,而且算法完全自动,无需任何手动操作。结论基于迭代最近点的电解剖图与CT曲面配准算法能很好地满足临床房颤消融手术的需求。     

标测点对基于主轴的CARTO电解剖图与CT曲面配准算法的影响

我们分析了标测点对基于主轴的CARTO电解剖图(EAM)与CT曲面配准算法的影响。在模拟的实验数据上,我们以实验的方法分别探讨标测点形变、标测点数量、标测点分布与主轴配准结果的关系。实验结果表明:主轴配准对标测点刚性形变完全鲁棒,同时也不受标测点数量的影响,但是标测点集的分布与配准精度显著相关。相对非均匀分布的点集,均匀分布的标测点集能获得更为稳定和高精度的配准结果,而且均匀分布的标测点能更好地还原真实心腔内表面。此结论对临床医生实施房颤消融手术有着重要的指导意义。     

基于弹性模型的CT与CARTO电解剖图像的配准算法

提出一种全自动、高精度的CARTO电解剖图与CT曲面配准算法。该算法采用了由粗到精的配准策略。粗配准部分分两步:首先采用刚体变换模型以及迭代最近点法,初次配准EAM与CT曲面;然后选择仿射变换模型,再次配准EAM与CT曲面。在粗配准的基础上,以基于B样条的自由形变模型进一步精确配准EAM与CT曲面。实验结果表明,相对临床常用的Carto-Merge配准软件,基于弹性模型的配准算法获得了远高于前者的EAM与CT曲面配准精度,配准效果稳定;同时算法完全自动,不需要任何手工介入。     

基于数字血管减影的无框架配准算法的实验研究

我们在无框架立体定位算法的基础上,进行了脑部多模医学图像配准的临床实验研究。实验证明,本配准算法能准确地将数字血管减影(Digital subtraction angiography,DSA)图像中的血管信息融合进计算机体层成像(Computed tomography,CT)的解剖结构中,三维显示后方便医生进行诊断和手术计划,对于计算机辅助外科手术研究具有重要的临床医学价值。     

颌面缺损结构光三维测量与螺旋CT扫描图像的配准

背景:目前尚无一种数字化信息采集技术能完全满足颌面缺损赝复的需要。因此,如能将光学三维测量与CT扫描数据的配准应用于颌面缺损,将为该疾病的诊断、治疗计划和赝复提供足够的软硬组织形态信息。目的:通过结构光三维测量与螺旋CT扫描重建模型的配准,构建一个高象素、复合内部骨结构的三维虚拟颌面缺损模型,并评估配准的精确度。方法:对上海第九人民医院口腔颌面外科收治的1名大面积复杂颌面缺损患者,分别使用自主研发的结构光三维光学测量系统和螺旋CT进行颌面部扫描和信息采集。分别使用Geomagic studio与自主研发的CAD-FacePros软件重建三维模型。使用CAD-FacePros软件,先通过面部解剖标志进行初配定位,再经迭代近邻点算法进行精确配准,将结构光测量获得的面部三维模型与CT重建后的颌面软组织模型进行匹配。使用CAD-FacePros软件计算两个匹配后模型间的最近点间距,获得模型配准误差。结果与结论:通过配准构建了一个高象素、复合内部骨结构的三维虚拟颌面缺损模型。平均配准误差为0.5mm,颌面部大部分区域的配准误差在1.0mm以内,颊部配准误差稍大。提示通过结构光三维测量与螺旋CT扫描重建模型的配准,构建高象素、复合内部骨结构的三维虚拟颌面缺损模型是可行的。     

CARTO指导下射频消融低位环右心房逆钟向折返不典型心房扑动

目的 分析逆钟向低位环折返不典型心房扑动的特点，评价CARTO标测系统对其鉴别诊断的意义。方法 一57岁男性患者，因长期反复的心房扑动进行心脏电生理检查和导管射频消融治疗。常规放置右心房内导管、希氏束导管、冠状窦导管和标测消融导管。在心动过速中进行激动标测、电-解剖标测及三尖瓣环至峡部的连续性线性消融。以宽分离的双电位为射频消融的终点。结果 体表心电图和心内激动顺序提示为典型心房扑动。多部位拖带标测发现右心房侧壁远离折返环，低位右心房后壁在折返环上，峡部隐匿性拖带。进一步CARTO标测提示折返环沿下腔静脉逆钟向折返(尾头方向观)。进行峡部至三尖瓣环的连续性线性消融终止心动过速，并出现宽分离的双电位。随访6个月，未服用任何抗心律失常药物，无心房扑动复发。结论 逆钟向低位环折返不典型心房扑动可与典型心房扑动共用三尖瓣环与下腔静脉间的峡部作为缓慢传导区。峡部消融可以终止并消除心动过速。传统的标测方法容易漏诊，CARTO标测系统对折返环部位的判定有帮助。     

CARTO系统指导下射频消融特发性室性心律失常

目的：观察特发性室性心律失常射频消融治疗的成功率、复发率及并发症的发生率。方法选择15例特发性频发室早伴发或不伴阵发性室性心动过速、药物治疗无效或不能耐受长期服药且要求手术的患者,在CARTO系统指导下以单一专用导管行心室电解剖重建,激动顺序标测、起搏标测后,实施射频消融,观察结果。结果射频消融的15例患者中12例即刻消融成功,术后随访3~6个月均未见复发;3例不成功,改为药物治疗后室早有所减少。15例患者均未见并发症。结论射频消融治疗特发性室性心律失常是一种安全有效的方法。可以提高室性心律失常的治愈率,减少长期服药所带来的副作用。     

Electroanatomical maps of the heart in the athletes

The CARTO system is a new, non fluoroscopic method for mapping designed of associating a specific intracardiac electrocardiogram with the endocardial location from which it has been recorded. Thus for the first time, the CARTO system allows precise correlation of electrophysiological information with cardiac anatomy. It acquires, through a special catheter, and then displays on its computer screen, the precise three-dimensional electro-anatomical maps of the different cardiac chambers. The maps are constructed by integrating information from recorded intracardiac electro-grams with knowledge of their precise anatomic location within the heart. The method is based on the ability to connect a new locatable catheter with a system for endocardial navigation and mapping.     

基于改进最大互信息法的MR切片图像配准

医学图像配准是医学图像处理分析的关键步骤,是医学图像融合首先要解决的问题。本研究的主要目的是实现帕金森患者深脑部刺激手术前后MR图像的配准。将互距离引入互信息测度,实现手术前后两组MR切片图像的对应匹配,然后将对应的两组MR切片系列重建三维图像,最后用Powell优化算法对重建的三维图像进行配准。通过术前术后MR三维图像的配准,可以定量的分析手术后植入电极和手术前丘脑底核的相对位置关系,从而实现对深脑部刺激手术质量的科学评估。     

A stochastic approach for automatic registration and fusion of left atrial electroanatomic maps with 3D CT anatomical images

The integration of electroanatomic maps with highly resolved computed tomography cardiac images plays an important role in the successful planning of the ablation procedure of arrhythmias. In this paper, we present and validate a fully-automated strategy for the registration and fusion of sparse, atrial endocardial electroanatomic maps (CARTO maps) with detailed left atrial (LA) anatomical reconstructions segmented from a pre-procedural MDCT scan. Registration is accomplished by a parameterized geometric transformation of the CARTO points and by a stochastic search of the best parameter set which minimizes the misalignment between transformed CARTO points and the LA surface. The subsequent fusion of electrophysiological information on the registered CT atrium is obtained through radial basis function interpolation. The algorithm is validated by simulation and by real data from 14 patients referred to CT imaging prior to the ablation procedure. Results are presented, which show the validity of the algorithmic scheme as well as the accuracy and reproducibility of the integration process. The obtained results encourage the application of the integration method in post-intervention ablation assessment and basic AF research and suggest the development for real-time applications in catheter guiding during ablation intervention.     

基于点信息的人体寰椎三维模型配准

目的建立一种基于点信息的寰椎三维模型局部点配准方法,为进行三维数据的统计建模奠定基础。方法以正常人体CT序列图像生成寰椎三维模型30个,所有模型标注人工选择的对应点,设为模板模型1个,训练模型20个,验证模型9个。首先进行训练组模型对模板模型的配准,包括点信息的比较计算和权重系数的机器训练两步,以自动配准点与人工选点的欧式距离之和为测度,获得点配准公式及对应的最佳系数;其次以验证组模型对模板模型进行配准,统计自动配准点与人工选点的欧式距离值,同训练组做对比分析,评估方法的稳定性。结果获得配准函数及对应的最佳权重系数,训练组和验证组配准结果误差分别为1.983和2.045 mm,统计分析表明两组结果没有显著性差异。结论此方法精度及稳定性均达到预期目的,可用于寰椎模型之间感兴趣点的自动配准及统计建模工作中的元素分类。     

基于“9点3面”配准方案的CT+MR异机三维图像融合研究

目的　尝试一种基于体表定位的二维图像配准方法,实现CT和MR异机三维图像的精确融合。 方法　输入CT/MR原始数据后采用数字化格式转换,设计“9点3面”立体对位法进行配准,在实时工作站Mimics按照信息交互自动融合模式,通过讯号叠加技术完成图像融合。 结果　以患者的头、膝为实例试验[CT+MR]立体图像的异机融合,生成了同时展现头部软硬组织、膝部病变性质和位置的互补影像,携带着来自CT和MR各自的讯号特征和医学信息,既能了解MR所发现的异常组织的明确位置,又能鉴别CT所发现的异常病灶的性质。 结论　这种异机融合手段是对目前这一空缺技术的补充,同时,这一实验也将为进一步研制[CT+MR]同机三维融合设备提供经验借鉴。     

基于神经网络的双X射线影像2D-3D配准算法

针对基于迭代优化的传统2D-3D医学图像配准算法运行速度慢，难以达到实时配准的要求，本研究提出一种实时2D-3D配准方法。通过将空间刚体变换参数分解到两个平面上，将2D-3D配准简化为两个步骤，包含2D-2D近似刚体配准与单参数2D-3D刚体配准。同时利用深度卷积神经网络拟合患者X射线影像残差与其对应姿态差异间的非线性映射关系，从X-DRR图像对的残差回归出空间刚体变换参数。经由头颅CT数据训练后的网络，在0.04 s内完成了高精度的双X射线配准。本研究提出的配准方法满足了放疗过程中进行实时2D-3D配准工作的要求。