多模态图像配准在HIFU定位系统中的应用

在交互式图像导航HIFU(高强度聚焦超声)治疗系统中,需要对病灶目标进行非常精确的实时成像和定位.而现有的超声成像技术很难单独完成这个任务.本文提出了一种用手术前MRI三维图像与手术中的超声图像进行配准的方法,对手术前MR图像和手术中超声图像两种模态下都可见的血管进行配准.配准算法采用遗传算法和共轭梯度法结合的优化策略来最小化目标函数,并设计了两个实验对配准方法进行评价,从实验结果看这种方法从配准精度和收敛速度上都要优于另外的两种经典算法.     

多模态医学图像配准技术研究进展

多模态医学图像配准技术是目前医学图像处理中的研究热点,对于临床诊断和治疗有重要意义.首先分析了图像配准的过程,然后根据待配准图像的特征,包括图像的外部特征和内部特征,系统且详细地介绍了多模态医学图像配准的常用方法,并对这些方法进行了比较.     

多模态医学图像配准技术研究

目的:通过对CT和PET图像进行配准实验,得出CT和PET配准的最优插值搜索方法以及粗配准对二者配准结果的影响。方法:首先利用改进的力矩与主轴法对CT和PET图像进行粗配准,得到CT图像的平移量与旋转量。然后针对不同的插值和搜索方法实现互信息配准,并将所得平移量与旋转量作为Powell优化初值进行实验,与使用默认值的Powell优化方法进行对比。结果:实验结果表明:使用双线性插值算法时,两实验的结果基本一致;采用部分体积插值法时,基于粗配准的Powell优化配准效果优于基于默认值的方法;而使用立方卷积插值法时二者配准效果差别不大,但基于粗配准的方法时间更短。结论:基于粗配准的Powell优化方法(部分体积插值与Brent搜索)有更好的配准速度及效果。     

多模态医学图像配准技术的分类与研究进展

多模态医学图像配准技术是目前医学图像处理中的研究热点 ,对于临床诊断和治疗有重要意义。本文首先分析了图像配准的过程 ,并在此基础上对配准方法进行了反映其本质的分类 ,然后综述了目前的一些主要的多模态医学图像的配准方法 ,最后提出了医学图像配准研究中的几个主要问题。     

多模态医学图像配准技术的分类与研究进展

多模态医学图像配次技术是目前医学处理中的研究热点,对于核准 重要意义。本文首先分析了图像配准的过程,并在此基础上对配准方法进行了反映其本质的分类。然后综述了目前的一些主要的多模态医学图像的配准方法,最后提出了医学图像配准研究中的几个主要问题。     

医学图像配准在手术导航中的应用

目的：针对外科手术导航中的需求，研究实现了二维医学图像和三维体数据的配准。方法：利用DRR模拟图像与真实图像比较，互信息量作为目标函数，参数寻优采用Powell算法，实现2D～3D医学图像的刚性配准。结果：配准误差在0．1～5度之间。结论：DRR图像影响配准精度，误差难以避免。     

图像配准技术在图像引导放疗中的应用

简要介绍图像配准技术及其在图像引导放射治疗中的应用现状和研究进展情况。列举说明了目前常用的三种实现方法,包括自动靶区勾画快速计划以提升靶区剂量及降低正常组织照射剂量、在线校位以找到待治疗肿瘤的等中心位置并计算得到治疗床需要调节的参数、自适应放疗以快速判断放疗过程中解剖部位的变化、退缩和位移情况来调整靶区和优化剂量。在图像引导放疗中,充分了解配准的过程以及相关算法的准确性和局限性,依据常用的实现方法,结合不同的情况实际应用图像配准技术,可大幅提高放射治疗的精确度,因此图像配准技术近年来在图像引导放疗中应用日趋广泛。由于图像配准技术在实际应用中不存在金标准,需要用户根据自己的实际情况对不同病例进行图像配准算法的验证。本文对由此存在的问题进行了具体分析并对技术改进方向和应用前景进行了展望。     

眼底图像配准技术研究进展

眼底图像在疾病的辅助诊断和治疗过程中具有重要的应用意义。眼底图像配准可以衡量疾病进程及治疗效果。近年来,各种眼底图像配准技术已得到广泛研究,但仍有值得改进之处。本文在广泛文献调研的基础上,分析了眼底图像的特点和配准的难点,综述了眼底图像配准技术中变换模型和目前眼底图像配准的主要技术,分析了各类方法的优缺点。最后,总结了目前眼底图像配准存在的主要问题及发展方向。     

医学图像配准技术及其研究进展

目的:对近年来的医学图像配准技术及其研究进展情况进行详尽地综述和讨论,从而为开展医学图像配准技术在医学图像三维重建、医学图像可视化和定量分析方面的研究提供参考.方法:首先,查阅国内外近年来医学图像配准技术研究的权威文献;然后,深入分析和研究这些文献所介绍方法的特点、存在的问题,并针对存在的问题提出可能的解决方案.结果:通过对近年来医学图像配准算法的最新研究进展情况进行深人细致地分析和讨论,在比较了一些典型算法的特点及其应用的基础上,对医学图像配准技术的发展进行了展望.结论:使用最优化策略改进图像配准质量以及对非刚体图像配准的研究是今后医学图像配准的发展方向.     

医学图像形变配准在图像引导放射治疗中的应用

本文详细介绍了形变图像配准技术在国内外的进展、形变图像配准的定义,根据不同划分标准进行的分类,以及在肿瘤诊断和肿瘤图像引导放射治疗的中的应用的举例。展示了形变图像配准技术在当前图像引导放疗领域中的重要性,特别是在自适应放疗方面,通过形变配准技术快速判断放疗过程中的解剖部位的变化、退缩,和位移情况。还可以领用形变配准技术进行在线的快速计划,进行快速剂量计算,来判断由于解剖部位的变化对剂量的影响程度,以及这种影响是否需要再计划。另外在肺和肝脏4DCT中形变配准的应用可准确计算肿瘤靶区在肺和肝脏中的由于呼吸运动产生的位移,用来指导放疗计划靶区的勾画和放疗计划的设计。本文还展望了形变配准在放射治疗计划系统的应用:利用形变配准的快速勾画功能快速勾画病人正常器官轮廓,以提高工作效率。本文还分析了形变配准目前存在的不足之处,以及在该领域中的优缺点和应用前景。     

基于最大互信息的人脑MR-PET图像配准方法

利用最大互信息法进行多模医学图像配准近来成为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,最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。     

基于互信息的多分辨率三维脑图像配准方法

在3D多模医学图像的配准方法中，最大互信息法精度高，鲁棒性强，使用范围广，本文将归一化互信息作为相似性测度，采用不同的采样范围和采样子集，使用Powell多参数优化法和Brent一维搜索算法对3DCT，MR和PET脑图像进行了刚体配准，为了加快配准速度，使用了多分辨的金字塔方法，对PET图像采用基于坐标的阈值选取方法对图像进行分割预算法，消除了大部分放射状背景伪影，美国万德贝尔大学对结果进行的评估证明配准精度可达亚体元级。     

A Projection-Based Image Registration Algorithm and Its Application

Summary: Proposed is a projection-based image registration technique where, by rearranging the projections of characteristic images, the image registration is implemented with two independent steps - rotation and translation, to perform the two-dimensional or three-dimensional rigid-body image registration addressing the head motion problem in functional magnetic resonance imaging (fMRI). For a 2D problem, the approach is based on a one-dimensional projection of a segmented two-dimensional characteristic image, in which the translation and rotation parameters are obtained with a one-dimensional cross-correlation-based estimator. This is then used to compute the cross-correlation between the projection of an image and a registration table that is created by rearranged projections of a selected two-dimensional image with various rotation angles. In this approach, the translation registration table may be created by rearranged projections of sub-voxel level two-dimensional images with various sub-voxel level parameters, and so it may be applied into a sub-voxel registration. Such an approach replaced the general multi-dimensional optimization procedure with a linear projection calculation and a finite cross-correlation with a registration table, thus the amount of computation is considerably reduced. The performance of this method was confirmed by simulation study different SNRs and applications to 2D and 3D actual functional MRI images. Supported by the 973 Project number 2003CB716106, NSFC 90208003, #30130180 and #30200059, TRAPOYT, Doctor training Fund of MOE, PRC, Fok Ying Tong Education Foundation (91041). The authors wish to thank the Wellcome Department of Imaging Neuroscience for the permission of using the fMRI experimental data.     

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.     

基于互信息的医学图像配准技术研究进展

基于互信息的图像配准方法具有自动化程度高、配准精度高等优点,已被广泛应用于医学图像的配准。详细地介绍了互信息的基本概念、归一化互信息、互信息计算中常用的变换模型、插值方法、优化算法及提高配准速度策略等。同时对互信息在配准技术中存在的问题及解决方法进行了系统地介绍,最后对今后互信息的研究工作作了展望。     

用于肿瘤热疗的锰锌铁氧体纳米粒子的制备及表征

以硫酸盐为原料，NaOH为沉淀剂制备了Mn0.4Zn0.6Fe2O4纳米粒子，对其进行了X-射线衍射分析．证实其为尖晶石锰锌铁氧体；透射电镜观察其为近似球状。图像分析系统测算其平均粒径约50nm，并进行了居里温度测定和交变磁场下的体外升温、恒温试验．结果显示所制备材料的居里温度为105．407℃，其不同浓度的磁流体在高频交变磁场下可升温至43℃～47℃并保持不变。实验结果为筛选出适合肿瘤热疗的材料及相应的的质量浓度提供了理论及实验依据。     

旋转扫描超声心脏图像的中轴匹配与图像插值

研究旋转扫描超声医学图像多维重建中图像中轴匹配方法和插值算法。首先 ,根据图像中轴的特征点分析其时域曲线 ,实现中轴的轴向匹配 ;相似矩阵用来寻找两幅图像中轴附近匹配的像素线。自相关函数和 Fouri-er谱用来对图像中轴的匹配进行评价。其次 ,针对旋转扫描原始图像空间分布的特殊性 ,提出了分区插值法。实验结果表明 :我们提出的图像中轴匹配方法切实可行 ,插值算法快速、精确 ,基于匹配的插值算法可大大改善重建质量     

一种病变眼底图像的配准方法

对于具有病变的眼底图像,血管结构不够清晰,采用基于血管分割和血管分支点、交叉点等眼底图像配准方法具有一定的局限性。为了解决这个问题,提出一种基于不变特征的眼底图像配准方法。提取眼底图像的尺度不变特征(SIFT)作为特征点,提出双边或的Best-Bin-First(BBF)算法进行特征点匹配,并根据特征点具有旋转不变性的方向特征和空间斜率及空间距离等几何特性的一致性检测去除误匹配,精化匹配特征,利用得到的匹配特征进行M估计得到眼底图像的变换关系。通过对不同程度病变的眼底图像数据进行配准实验,观察配准结果,对比匹配特征的正确匹配数量和分析衡量配准精度的均方根误差。结果表明,该方法实现了良好的细节对齐,保留了足够的正确匹配对,对实验的病变眼底图像配准成功后的均方根误差均小于1,且浮动于0.5左右,验证了方法的精确性和有效性。     

Geodesic Based Registration of Sensor Data and Anatomical Surface Image Data

This paper presents two related methods for registering an image of an anatomical object with data from sensors arranged on the object. One method is described with reference to a test case involving a rectangular electrode plaque disposed on a heart surface, which is imaged with MRI. Data from the electrodes is fused with the MRI image at the appropriate locations. The registration scheme involves four parts. First, selected landmarks on a data surface (e.g., electrode plaque) are registered to known locations on a target anatomical surface image. Second, the anatomical surface is represented numerically with a spherical harmonic expansion. Third, given the registration of the select data surface landmarks, the location of the outer four corners of the rectangular electrode plaque are located on the anatomical surface. Fourth, a quasi-evenly spaced grid within these four corners is formed on the anatomical surface. The third and fourth steps involve calculating geodesics on the anatomical surface, preferably by utilizing the spherical harmonic expansion. According to the second registration method, spherical harmonics and geodesics are used to extract a mesh from the anatomical surface. Laplace’s equation is solved on this mesh to generate a mapping from the anatomical surface to the data surface (electrode plaque).     

肿瘤射频热疗比吸收率与温度场仿真及影响参数的研究

针对非侵入性射频热疗的SAR及瞬态温度分布进行了物理、数学建模和数值模拟计算。该模型能正确反映电磁波在生物组织内的衰减,在温度场模拟中考虑了血液灌流量随组织温度变化和肿瘤区低血液灌流的特点,使模拟结果更加符合临床实际。我们还对射频热疗电磁能量分布和温度分布的特点、特别是电磁波频率、血液灌流等因素对有效治疗深度的影响作了细致的分析和讨论。对指导射频热疗临床实践具有重要的指导意义。