医学图像配准技术研究进展(郑亚琴,田心)

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1、万方数据垦隧生塑匿堂王矍盘查!塑!堡兰旦复!!鲞箜!塑!坐!曼!!竺鲤垦竖!垒￡趔!!堕!Y!!：!!!坐：!医学图像配准技术研究进展郑亚琴田心【摘要】医学图像配准是近年来医学图像处理领域中的重要研究问题，通过寻找某种适当的空间变换，使两幅图像达到空间位置上的定位和配准，进而进行图像融合。医学图像配准在临床诊断、治疗、质量保证和疗效评价等方面具有重要的应用价值。通过对近年来医学图像配准的主要方法(相关法、互信息法及小波变换法)进行综述，比较了各种算法的特点及其典型应用。【关键词】医学图像配准；互相关法；最大互信息法；小波变

2、换中图分类号：R318；R445文献标识码：A文章编号：1673--4181(2006)02—0088—05DevelopmentofmedicalimageregistrationZHENGYa-qin，TIANXin．DepartmentofBiomedicalEngi—neering,TianjinMedicalUniversity，Tianjin300070，China【Abstract】Medicalimageregistrationplaysanimportantroleintheresearchofmedic

3、alimageprocessingfield．Itiswidelyusedintheareasofclinicaldiagnoses，treatment，qualityassuranceandevaluationofcurativeeffect．Thispapergivesanoverviewonthreemedicalimageregistrationmethods：Correlationmethod，mutualin—formationmethod，andwavelettransformmethod．Featureso

4、fthesemethodandtheir印plicationsalereviewed．【Keywords】medicalimageregistration；CROSScorrelation；maximummutualinformation；waveletO引言医学图像配准(medicalimageregistration)与图像融合技术是近年来在医学图像处理领域中的热门研究方向之一。图像配准是图像融合和进行多模态图像分析的基本问题。20世纪80年代初，随着CT和MRI等医学成像设备逐步应用于临床诊断，在医学图像分析时，常需

5、要将应用各种模式所得到的图像信息综合互补起来进行临床判断。但是由于在医学成像时病人的体位差异与图像的特征差别，往往造成判断误差。近年来随着计算机技术的发展，人们开始寻求可以配准各模式医学图像的技术和方法，即医学图像配准技术。医学图像配准包括图像的定位和转换n1，即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置上的配准，配准的结果应使两幅图像上所有关键的解剖点或感兴趣的关键点达到匹配。20世纪90年代以来，医学图像配准的研究受了到国内外医学界和工程界的高度重视，1993年，Petra等[21综述了二维图像的配准方法，并根据

6、配准基准的特性，将图像配准的方法分为两大类：基于外部特征(有框架)的图像配准和基于内部特征(无框架)的图像配准。其中基于外部特征的图像配准基金项目：天津市应用基础研究重点项目(043800311)作者单位：300070天津医科大学生物医学工程系通讯作者：田心，300070(Email：tianx@tijmu．edu．cn)在研究对象上设置标记点，并使这些标记点在不同的影像模式中显示，然后再用自动、半自动或交互式的方法用标记将图像配准。基于外部特征的方法包括立体定位框架法、面膜法及皮肤标记法等。基于外部特征的图像配准，简单易

7、行，易实现自动化，能够获得较高的精度，可以作为评估无框架配准算法的标准。但对标记物的放置要求高，只能用于同一患者不同影像模式之间的配准，不适用于患者之间和患者图像与图谱之间的配准，不能对历史图像做回溯性研究。基于内部特征的方法是根据一些用户能识别出的解剖点、医学图像中相对运动较小的结构及图像内部体素的灰度信息进行配准。基于内部特征的方法包括手工交互法、对应点配准法、结构配准法、矩配准法及相关配准法。基于内部特征的图像配准是一种交互性方法，可以进行回顾性研究，不会造成患者不适，故基于内部特征的图像配准成为研究的重点。近年来，

8、医学图像配准技术有了新的进展，在配准方法上应用了信息学的理论和方法，例如应用最大化的互信息量作为配准准则进行图像的配准，在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学图像的配准。例如Luo等翻利用最大互信息法对CT-MR和MR—PET三维全脑数据进行了配准，结果全部达到亚象素级配准精度。在医学图像配准技术方