一种实用的多模医学图像配准方法_王远军

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1、第３０卷第５期生物医学工程学杂志Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．５２０１３年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＯｃｔｏｂｅｒ２０１３一种实用的多模医学图像配准方法＊王远军聂生东△尹伟（上海理工大学医学影像工程研究所，上海２０００９３）摘要：在医学影像领域，临床上常通过选取影像数据解剖标志点，用于同患者不同模态的影像数据配准，该方法在交互选取标志点对时，难以精确选取不同模态影像上的同一解剖标志点。在多模态医学图像配准方法中，互信息度量由于受不同模态影像特征影响小、鲁棒性强而被广泛用于

2、多模医学图像配准，但其计算量较大、收敛较慢。在本文中，我们考虑到临床使用的便捷性，首先从不同模态的医学图像上选取一组对应标志点对，实现影像数据的初步配准；然后考虑到标志点对选取时的主观误差，再用互信息配准方法进一步对数据配准。该方法的优点在于：基于标志点的初步配准为互信息配准提供了一个较好的初值，加快了互信息配准的速度；而基于互信息的配准可以弥补标志点选取上的误差，从而降低了选取标志点的难度。实验结果表明该配准方法速度快、误差较小，具有较好的临床使用价值。关键词：医学图像配准；互信息；迭代最近点；度

3、量函数；最优化中图分类号ＴＰ３９１文献标志码Ａ文章编号１００１－５５１５（２０１３）０５－１０８３－０８ＤＯＩ：１０．７５０７／１００１－５５１５．２０１３０２０５ＡＰｒａｃｔｉｃａｌＭｕｌｔｉ－ｍｏｄａｌｉｔｙＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｅＲｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎＳｏｌｕｔｉｏｎＷａｎｇＹｕａｎｊｕｎＮｉｅＳｈｅｎｇｄｏｎｇＹｉｎＷｅｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｉｎｇａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

4、Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇｆｉｅｌｄ，ｄｏｃｔｏｒｓｏｆｔｅｎｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｉｎｔｒａ－ｓｕｂｊｅｃｔｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉｍｏｄａｌｉｔｙｉｍａｇｅｓｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇａｐａｉｒｏｆａｎａｔｏｍｉｃｌａｎｄｍａｒｋｓ．Ｉｔｉｓｈａｒｄｔｏｃｈｏｏｓｅｔｈｅｓａｍｅｌａｎｄｍａｒｋａｃｃｕｒａｔｅｌｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｍａｇｉｎｇｍｏｄａｌｉ－ｔｙ．Ｆｏｒｍｕｌｔｉ－ｍｏｄａｌｉｔｙｉｍａｇｅｒｅｇｉｓ

5、ｔｒａｔｉｏｎ，ｍｕｔｕａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｂｅｃａｕｓｅｉｔｓｕｆｆｅｒｓｌｉｔｔｌｅｆｒｏｍｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄａｌｉｔｉｅｓ，ｂｕｔｉｔｈａｓｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｌｏｗｃｏｎｖｅｒｇｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｉｎｐｒａｃｔｉｃｅ，ｗｅｆｉｒｓｔｌｙｒｅｇｉｓｔｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄａｌｉ

6、ｔｙｉｍａｇｅｓｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇａｐａｉｒｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌａｎｄｍａｒｋｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｒｒｏｒｄｕｒｉｎｇｃｈｏｏｓｉｎｇｔｈｅｌａｎｄｍａｒｋｓ，ｗｅｆｕｒｔｈｅｒｄｏｔｈｅｒｅｇｉｓ－ｔｒａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｍｕｔｕａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｌａｎｄｍａｒｋｂａｓｅｄｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｐｒｅｓ－ｅｎｔｓａｇｏｏｄｓｔａｒｔｉｎｇｐｏｉｎｔｆｏｒｆｕｒｔｈｅ

7、ｒｍｕｔｕａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ＭＩ）ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅｔｈｅＭＩｍｅｔｈｏｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｄｉｆｆｉ－ｃｕｌｔｙｏｆｃｈｏｏｓｉｎｇｌａｎｄｍａｒｋｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｆａｓｔ，ａｃｃｕｒａｔｅ，ａｎｄｗｏｕｌｄｈａｖｅａｇｏｏｄｃｌｉｎｉｃａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｅｄｉｃａｌｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉ

8、ｏｎ；Ｍｕｔｕａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；Ｉｔｅｒａｔｉｖｅｃｌｏｓｅｓｔｐｏｉｎｔ；Ｍｅａｓｕｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ数据对比分析，从而可以从预先扫描的影像数据中引言获取有用信息，引导临床诊断和治疗。然而，由于预在图像引导手术治疗、放射治疗等计算机辅助先扫描的影像数据和诊断过程中影像数据的采集时医学影像诊断和治疗中，临床医生需要通过将预先间、空间不同，或者影像模态不同导致图像扫描参数扫描的影像数据和诊断治疗过程中扫描的患者影像及分辨率的不同，造