2种标记方法在脑肿瘤CT／MRI图像配准中的比较

目的：比较放疗中CT／MRI图像配准时采用2种标记方法的差异。方法：获取9例脑肿瘤患者CT和MR图像时用不同种材料做匹配点（带绝缘皮电线和灌注钆喷酸葡胺注射液胶管）;相同患者再用另一同种材料做匹配点（球形鱼肝油胶囊中心灌注碘海醇注射液）,相同的CT和MRI扫描体位,分别获取另一组CT和MR图像,将所得图像用网络传输至治疗计划系统进行图像配准并评估结果。结果：CT和MRI定位扫描分别使用不同标记材料的一组最大配准一致性平均误差（CRE）,范围为0．16～0．28cm;使用相同标记材料的一组配准一致性平均误差（CRE）范围为0．06～0．16cm。结论：使用能同时在CT和MRI上显影的相同标记材料做匹配点便于定位,且配准效果也更理想。     

六维配准技术在肺癌立体定向放射治疗中的必要性

目的:研究肺癌立体定向放射治疗患者在CBCT扫描后进行六维方向的配准相对于传统四维方向配准在位移误差纠正方面的必要性及其临床意义。方法:选取2018年3月~2019年7月在本院接受立体定向放射治疗的肺癌患者25例,使用VARIAN的edge直线加速器先进行CBCT扫描,再分别在四维方向和六维方向与计划中的定位CT图像进行配准,并记录数据进行统计学分析。结果:所有接受治疗的患者共获取204组对比数据,其中以六维方向配准而获得的腹背方向的位移误差为(-1.15±0.23)mm、头脚方向的位移误差为(-0.53±0.24)mm、左右方向的位移误差为(0.37±0.18)mm,水平旋转方向误差为(-0.05±0.07)?;而以四维方向配准所获得的腹背方向的位移误差为(-1.22±0.22)mm、头脚方向的位移误差为(-0.43±0.26)mm、左右方向的位移误差为(0.31±0.17)mm,水平旋转方向误差为(-0.02±0.06)?四者P值分别为0.840、0.764、0.822以及0.784,没有统计学意义。而在六维方向配准还有俯仰方向以及左右旋转方向的数据,此二者的角度偏移误差分别为(0.32±0.05)?、(0.17±0.07)?,由于四维配准在此二轴方向皆为0?,所以两者P值为0,有着显著的统计学意义。结论:肺癌立体定向放射治疗患者,六维配准对于患者体位的位移误差纠正的精确性有着显著的优势,以及配合六维床可以直接对六个方向进行纠正后治疗,能更好地保持治疗时的体位。     

医学解剖图像与功能图像配准技术综述

医学图像配准技术是目前医学图像处理技术的研究热点和难点,对临床诊断治疗具有重要意义。医学解剖图像与功能图像的配准技术是医学图像配准技术的难点和主要研究方向。本文对医学图像配准技术做了概括性介绍,重点介绍医学解剖图像与功能图像配准的主要方法,讨论解剖图像与功能图像配准存在的问题,对比分析不同配准方法在解剖图像与功能图像配准方面的适用性,提出今后的主要研究方向。     

颅内电极定位中的Zernike矩快速算法研究

目的减少颅内电极定位中多模图像Zernike矩的配准耗时,提升其配准精度。方法用几何中心法和Hough变换法对人脑CT和MRI图像进行几何参数和配准区域的计算,并根据人脑结构特点建立模型对算法有效性进行测试。本文分别应用骨架算法、颅骨提取法、腐蚀联合大津阈值法、边缘增强法、边缘增强联合腐蚀法、Bottom hat法、Sobel边缘提取法对人脑CT和MRI图像进行预处理。结果对于模型图像,Hough变换法和几何中心法测得的质心与实际质心坐标分别相差±1个像素和±5个像素,主轴误差范围均<3%。对于CT和MRI图像,几何中心法的计算结果更优,其质心点和主轴的计算误差范围分别可控制在周围5邻域内和±6%内。结论几何中心法和Hough变换法均能够很好地计算出模型图像几何参数和配准区域。对于CT和MRI图像,几何中心法的计算效果较好,Hough变换法的计算效果有待提升。     

两种千伏级立体平面图像引导放射治疗系统临床一致性研究

目的:对比研究千伏(kV)级iScout图像引导放射治疗定位系统和射波刀Xsight脊柱追踪系统基于骨骼二维-三维(2D-3D)图像配准算法的临床一致性。方法:选取医院收治的30例行第四代射波刀Xsight脊柱追踪系统治疗的患者临床数据资料,采用配置i Scout系统成像几何参数,生成数字重组透视图像作为配准参考图像,加载Xsight系统影像板投影图像,应用i Scout系统骨骼定位方法实现2D-3D图像配准,计算患者病灶位置偏移。参照Xsight系统定位配准数据,选取3个平移头脚(S/I)、左右(L/R)和前后(A/P),以及3个转角绕头脚(Roll)、绕左右(Pitch)和绕前后(Yaw)3个方向共6个自由度作为评价参数,记录并对比两个系统的配准结果。结果:获取30例患者数据资料生成的分别由A、B投影图像构成564组投影图像,分析记录Xsight系统和iScout系统配准结果的差值,S/I、L/R和A/P的3个平移结果的差值分别为(0.100.24)mm、(-0.060.32)mm和(0.110.21)mm;Roll、Pitch和Yaw的3个转角结果的差值分别为(-0.010.35)、(0.070.23)和(0.010.24)。散点分布图显示两个系统6个自由度定位配准结果差值集中分布在0.5之间。结论:iScout系统与Xsight系统均基于kV级X射线2D-3D图像配准立体定位引导技术,临床比对结果一致性好。     

结构光相机点云图与CT图像配准算法对比研究

目的:针对人脸结构光相机点云图与CT图像配准,寻找最优的特征面部点云提取方法、特征描述法和配准算法的组合,为颅脑穿刺活检手术中基于导航机器人实现精确快速定位提供依据.方法:基于Ubuntu 18.04系统对Inter-RealSense D415结构光相机点云图与CT图像进行三维配准.首先进行相机动态标定,其次进行特征...     

医科达Synergy加速器ⅩⅥ影像资料的处理方法

我院2010年4月购置了医科达Synergy直线加速器一台并投入使用。医科达Synergy直线加速器系统配备有XVI影像技术的图像引导功能。图像引导是放射治疗的新技术,常用锥形束CT整合到医用电子直线加速器上,验证患者治疗摆位准确性。锥形束CT利用大面积非晶硅X射线探测器面板进行CT成像,加速器机架旋转1周,获取患者不同角度的投影影像,利用重建方法得到三维影像资料,再与模拟定位和治疗计划时的参考图像配准,得到患者治疗靶区的位置坐标误差。每一位需要做图像引导放射治疗的患者影像资料非常重     

基于“9点3面”配准方案的[PT+CT]异机三维图像融合实验

目的:尝试一种基于体表定位的二维图像配准方法,实现PT和CT异机三维(3D)图像的精确融合。方法:输入PT/CT原始数据后采用数字化格式转换,设计"9点3面"立体定位法进行配准,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:以肺癌患者的躯干冠状面为实例试验[PT+CT]立体图像的异机融合,生成了同时呈现躯干结构和代谢状况的互补3D影像。结论:在[PT+CT]联机设备尚未普及尤其是[PT+CT]3D融合仍未实现的情况下,[PT+CT]异机3D融合是[PT+CT]同机2D融合技术功用的必要补充。     

计算机辅助外科手术精度的研究

计算机辅助外科手术系统由立体定位和图像配准两部分组成。整个系统的精度表现为由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的匹配效果的好坏上。系统精度也由定位系统的精度和图像配准的精度组成,而术中的配准精度有依赖于立体定位系统的精度,因此定位的精度是影响整个系统精度的重要因素。最后全面地给出了影响计算机辅助外科手术的可能的误差源。     

基于ITK的多模态医学图像非刚性配准研究

目的：研究基于the insight toolkit（简称ITK）的多模态医学图像非刚性配准,分析基于ITK的多模态医学图像非刚性配准效果。方法：从医学图像配准的基本框架出发,针对多模态医学图像的非刚性配准,深入研究了框架各模块在配准中应发挥的作用,选择了利用互信息作为相似性测度、Blackman-Harris窗函数改进的部分体积插值（PV）、基于B样条的自由形变变换方式、有限存储LBFGS搜索算法,以满足多模态非刚性图像配准要求。结果：利用ITK软件包,实现了对人体肝脏的核磁和CT图像的配准。结论：基于改进的医学图像配准框架实验数据证明了该方法的有效性。     

Validation of accuracy in image co-registration with computed tomography and magnetic resonance imaging in Gamma Knife radiosurgery

The latest version of Leksell GammaPlan (LGP) is equipped with Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM) image-processing functions including image co-registration. Diagnostic magnetic resonance imaging (MRI) taken prior to Gamma Knife treatment is available for virtual treatment pre-planning. On the treatment day, actual dose planning is completed on stereotactic MRI or computed tomography (CT) (with a frame) after co-registration with the diagnostic MRI and in association with the virtual dose distributions. This study assesses the accuracy of image co-registration in a phantom study and evaluates its usefulness in clinical cases. Images of three kinds of phantoms and 11 patients are evaluated. In the phantom study, co-registration errors of the 3D coordinates were measured in overall stereotactic space and compared between stereotactic CT and diagnostic CT, stereotactic MRI and diagnostic MRI, stereotactic CT and diagnostic MRI, and stereotactic MRI and diagnostic MRI co-registered with stereotactic CT. In the clinical study, target contours were compared between stereotactic MRI and diagnostic MRI co-registered with stereotactic CT. The mean errors of coordinates between images were < 1 mm in all measurement areas in both the phantom and clinical patient studies. The co-registration function implemented in LGP has sufficient geometrical accuracy to assure appropriate dose planning in clinical use.     

MR图像预测CT图像研究进展

医学图像可以为医生提供准确和全面的病患信息.由于人体因各种疾病引起的形态或功能异常可以表现在很多方面,MR图像和CT图像能重点呈现出患者不同组织结构的医学图像数据,但单独的MR图像或者CT图像不能全面反应出疾病的复杂性.MR图像预测CT图像属于医学图像跨模态预测的一种,将MR图像预测CT图像的方法分为4类,基于图集的方...     

颅内电极定位中的多模图像配准研究

目的：探讨不同配准方法在颅内电极定位中的表现,寻找适合于颅内电极定位的方法。方法：分别利用均方测量和Mattes互信息方法作为代价函数,将患者植入电极后的CT图像与植入电极前的MRI图像进行配准,对比两种方法的表现。结果：两种方法均能较为准确地定位旋转中心的位置。在同一CT和MRI体数据对中,不同断层图像对进行配准时旋转角度的波动较大;而不同断层配准图像的平均旋转角度与人工配准的结果大致接近。结论：不同断层图像对配准结果的平均值可作为整个CT和MRI体数据的配准参数使用,并得到相对良好的匹配结果。     

PET-CT工作原理及应用

目的:PET-CT实现了同机图像融合,是一种功能性医学影像学设备,通过了解其工作原理,掌握设备的日常维护方法,为医学研究和临床诊断提供便利。方法:分别介绍PET与CT两种设备同机组合的不同成像原理以及设备应用时对环境的要求。结果:了解PET-CT的工作原理,掌握一般维护保养项目和方法,使PET-CT融合影像为临床正确确定放疗的计划靶区、检测治疗过程中的疗效提供最佳方案。结论:PET-CT设备的工作状态是否良好与设备的维护保养密不可分。在设备的日常维护过程中要保持设备符合环境要求,工程技术人员必须熟悉设备的各个运行环节,保证设备的正常运转。     

Evaluation of various deformable image registration algorithms for thoracic images

We evaluated the accuracy of one commercially available and three publicly available deformable image registration (DIR) algorithms for thoracic four-dimensional (4D) computed tomography (CT) images. Five patients with esophagus cancer were studied. Datasets of the five patients were provided by DIR-lab (dir-lab.com) and consisted of thoracic 4D CT images and a coordinate list of anatomical landmarks that had been manually identified. Expert landmark correspondence was used for evaluating DIR spatial accuracy. First, the manually measured displacement vector field (mDVF) was obtained from the coordinate list of anatomical landmarks. Then the automatically calculated displacement vector field (aDVF) was calculated by using the following four DIR algorithms: B-spine implemented in Velocity AI (Velocity Medical, Atlanta, GA, USA), free-form deformation (FFD), Horn–Schunk optical flow (OF) and Demons in DIRART of MATLAB software. Registration error is defined as the difference between mDVF and aDVF. The mean 3D registration errors were 2.7 ± 0.8 mm for B-spline, 3.6 ± 1.0 mm for FFD, 2.4 ± 0.9 mm for OF and 2.4 ± 1.2 mm for Demons. The results showed that reasonable accuracy was achieved in B-spline, OF and Demons, and that these algorithms have the potential to be used for 4D dose calculation, automatic image segmentation and 4D CT ventilation imaging in patients with thoracic cancer. However, for all algorithms, the accuracy might be improved by using the optimized parameter setting. Furthermore, for B-spline in Velocity AI, the 3D registration error was small with displacements of less than ∼10 mm, indicating that this software may be useful in this range of displacements.     

质子磁共振波谱对颅内占位性病变的诊断作用

目的：回顾分析28例行立体定向活检的颅内占位性病变病例，行氢质子磁共振波谱（MRS）检查，探讨该技术在颅内占位性病变中的临床应用价值。方法：对所有病例均行常规MRI，同时行波谱检查，分析计算病变区Cho／Cr，NAA／Cr，Cho／NAA等值，分别依据常规MRI和结合MRS作出术前诊断，最后再与病理结果比较。结果：不同的疾病有不同的波谱特征，常规MRI和其他非MILS图像影像诊断正确率为39．2％（11／28），而MRI结合MRS诊断正确率为82．2％（23／28），二者相比差异显著。结论：MRS可提供组织生化和代谢方面的信息，可以提供比常规MRI之外更多的信息，对颅内占位性病变的诊断提供帮助。     

CT/MRI诊断影像融合对非小细胞肺癌脑转移瘤靶区及三维适形治疗影响

目的：比较CT图像和CT/MRI融合图像来源的肺癌脑转移肿瘤靶区,评价CT/MRI融合靶区容积应用于三维适形放射治疗时,对治疗剂量的影响。方法：将20例非小细胞肺癌脑转移患者的增强CT和MRI扫描的图像传送至图像处理工作站,在CT和CT/MRI融合图像上分别勾画GTV和周围重要的器官。每个病例分别在CT图像和CT/MRI融合图像都做1个三维适形放射治疗计划。肿瘤的处方剂量为60 Gy,比较2个治疗计划中肿瘤靶区的95%容积（D95）受照平均剂量、周围正常组织的5%容积（D5）受照平均剂量。结果：CT/MRI融合图像上的肿瘤靶区平均比CT上的肿瘤靶区大21.32％。用CT上勾画的靶区有一部分肿瘤处于低剂量区,CT/MRI融合图像上的靶区D95剂量分布较好,但在周围重要器官的剂量分布较高。结论：CT/MRI融合图像有助于靶区的确定,在三维适形放射治疗计划上的肿瘤靶区剂量分布足够,能提高靶区勾画的准确性,更利于精确放疗的实施。     

大孔径螺旋CT在放疗模拟定位中的应用研究

目的：探讨大孔径16排螺旋CT在放疗模拟定位中的应用。方法：应用大孔径16排螺旋CT进行乳腺癌保乳术后根治性放疗乳腺切线野的CT模拟定位,并对CT模拟定位技术与传统X射线模拟定位技术进行比较,同时与单排螺旋CT的图像进行比较。结果：大孔径16排螺旋CT在放疗模拟定位中的应用避免了因患者体位受限而造成的误差;大孔径16排螺旋CT模拟机的定位验证误差均优于传统X射线模拟机;其图像质量优于单排螺旋CT。结论：大孔径16排螺旋CT模拟定位机的应用,使得放疗定位更加精确,计划和治疗更加准确。