医学图像的配准与融合

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1、第八章医学图像的配准与融合8.1配准与融合的应用背景介绍8.2医学图像配准概述8.3图像配准的理论基础8.4常用的医学图像配准方法8.5图像配准的评估第八章医学图像的配准与融合8.6图像融合概述8.7常用的图像融合方法8.8图像融合效果的评价随着计算机技术的高速发展，医学成像技术日新月异，为临床医学提供了各种形态和功能的影像信息。但是各种成像技术和检查方法都有它的优势与不足，并非一种成像技术可以适用于人体所有器官的检查和疾病诊断，也不是一种成像技术能取代另一种成像技术，而是相辅相成、相互补充。8.1应用背景介绍根据医学图像所提供的信息内涵

2、，分为两大类：解剖结构图像（CT、MRI、B超等）功能图像（SPECT、PET等）解剖图像以较高的分辨率提供了脏器的解剖形态信息（功能图像无法提供脏器或病灶的解剖细节），但无法反映脏器的功能情况。功能图像分辨率较差，但它提供的脏器功能代谢信息是解剖图像所不能替代的；8.1应用背景介绍目前这两类成像设备的研究都已取得了很大的进步，图像的空间分辨率和图像质量有很大的提高，但由于成像原理不同所造成的图像信息局限性,使得单独使用某一类图像的效果并不理想。因此，为了提高诊断正确率，需要综合利用患者的各种图像信息。8.1应用背景介绍最有效的解决方法：

3、以医学图像配准技术为基础，利用信息融合技术，将这两种图像结合起来，利用各自的信息优势，在一幅图像上同时表达来自人体的多方面信息。更加直观地提供了人体解剖、生理及病理等信息。其中配准技术是图像融合的先决条件,必须先进行配准,才能实现准确地融合。8.1应用背景介绍二、医学图像配准在临床上的应用医学图像配准具有很重要的临床应用价值。对使用各种不同或相同的成像手段所获得的医学图像进行配准不仅可以用于医疗诊断，还可用于手术计划的制定、放射治疗计划的制定、病理变化的跟踪和治疗效果的评价等各个方面。临床应用举例1、计算机辅助手术中，外科医生根据配准的C

4、T/MR/DSA图像精确定位病灶及周围相关的解剖结构信息，设计出缜密的手术计划。在手术过程中，利用三维空间定位系统使术前计划的虚拟病人、手术台上的真实病人和手术器械三者精确联系起来进行手术跟踪。二、医学图像配准在临床上的应用临床应用举例2、在癫痫病的治疗中，一方面需要通过CT，MRI等图像获得病人的解剖信息，另一方面又需要通过SPECT或PET等得到病人的功能信息，这两方面的结合将有助于对病人的精确治疗。二、医学图像配准在临床上的应用临床应用举例3、放射治疗中，应用CT和MR图像的配准和融合来制定放疗计划和进行评估，用CT图像精确计算放射

5、剂量，用MR图像描述肿瘤的结构，用PET和SPECT图像对肿瘤的代谢、免疫及其他生理方面进行识别和特性化处理，整合的图像可用于改进放射治疗计划或立体定向活检或手术。二、医学图像配准在临床上的应用8.2医学图像配准概述一、医学图像配准的概念二、医学图像配准方法的分类三、医学图像配准的基本过程一、医学图像配准的概念医学图像配准是指对于一幅医学图像寻求一种（或一系列）空间变换，使它与另一幅医学图像上的对应点达到空间上的一致。这种一致是指人体上的同一解剖点在两张匹配图像上有相同的空间位置（位置一致，角度一致、大小一致）。配准的结果应使两幅图像上所

6、有的解剖点，或至少是所有具有诊断意义的点及手术感兴趣的点都达到匹配。医学图像配准示意图一、医学图像配准的概念二、医学图像配准方法的分类到目前为止，图像配准方法的分类始终没有一个统一的说法。目前比较流行的是1993年VandenElsen等人对医学图像配准进行的分类，归纳了七种分类标准。（一）按图像维数分类按图像维数分为2D/2D，2D/3D，以及3D/3D配准。2D/2D配准通常指两个断层面间的配准；2D/3D配准通常指空间图像和投影图像（或者是单独的一个层面）间的直接配准；3D/3D配准指2幅三维空间图像间的配准。二、医学图像配准方法的

7、分类（二）根据医学图像的模态分类单模态医学图像配准：是指待配准的两幅图像是用同一种成像设备获取的。一般用在生长监控、减影成像等。多模态图像配准：是指待配准的两幅图像来源于不同的成像设备，主要应用于神经外科的诊断、手术定位及放疗计划设计等。二、医学图像配准方法的分类（三）根据变换性质分类刚性变换：只包括平移和旋转。仿射变换：将平行线变换为平行线。投影变换：将直线映射为直线。曲线变换：将直线映射为曲线。二、医学图像配准方法的分类（四）根据用户交互性的多少分类自动配准：用户只需提供相应的算法和图像数据。半自动配准：用户需初始化算法或指导算法(如

8、拒绝或接受配准假设)；交互配准：用户在软件的帮助下进行配准二、医学图像配准方法的分类（五）根据配准所基于的图像特征分类基于外部特征的图像配准：是指在研究对象上设置一些标志点，使这些标记点能在不