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1、国外医学·放射医学核医学分册2001年第25卷第3期107文章编号:1001-098X(2001)03-0107-05医学图像融合任海萍(中国协和医科大学中国医学科学院肿瘤医院核医学科,北京100021)摘要:医学图像融合是医学图像后处理的研究热点,它充分利用多模式图像,获得互补信息,使临床的诊断和治疗更加准确完善。本文介绍了融合的三大关键技术,即转换、对位和信息提取,对常用的各类对位方法,尤其是内部特征法的多种算法进行了介绍和对比分析,并且展望了融合的发展趋势。关键词:医学图像融合;配准;算法中图分类号:R445文献标识码:A治中,可以通过不同时间的PET图像分析,判断哪1概况些肿物
2、是新生的,哪些是经放射治疗后纤维化的,哪医学影像成像模式大体可以分为两类:解剖成些是转移灶。像和功能成像。前者主要描述人体形态信息,例如X不同成像方式的图像融合称为交互融合(或称线透射成像、计算机断层成像(CT)、磁共振成像多模融合,multi2modality),它是指融合的两幅图(MRI)、超声成像(US),以及各类内窥镜(如腹腔镜像来源于不同的成像设备。多模融合主要应用于神及喉镜)图像等;后者主要描述人体代谢信息,例如经外科的诊断、手术定位及放疗计划设计等。正电子发射断层成像(PET)、单光子发射断层成像SPECT、PET能反映人体的功能和代谢信息,但其(SPECT)、功能磁共振
3、成像(fMRI)等。在临床诊断空间分辨率较低,致使解剖结构欠清晰。如果将CT中,常对病人进行多种模式或同一模式的多次成像,(或MRI)与SPECT(或PET)融合,就能利用解剖获得较全面的信息。图像融合是指不同图像之间的成像方式为功能图像提供充分的解剖信息,弥补后空间配准和叠加。这些图像经过必要的变换处理,使者的欠缺。它们的空间位置、空间坐标达到匹配,叠加后获得互将病人的图像与模板融合称为模板融合。这种补信息,增加信息量,使临床诊断和治疗更加准确完方式也适用于不同患者间融合。模板可为采集的图善。像,也可为解剖或生理图谱甚至为病人本身。比如,相同成像方式的图像融合称为同类方式融合将待诊断
4、的图像与典型正常人的图像比较,以确定(或称单模融合,mono2modality),它是指待融合的被测试者是否正常;如果异常,也许还要与一些疾病两幅图像是由同一设备获取的。单模融合多用于治的典型图像对比,确定患者是否属于同类。疗前后的对比、疾病(如癫痫)发作期与发作间期对2医学图像融合的实现比、肿瘤或骨骼的生长监测。比如,可通过将不同权重的MRI图像融合以区分不同组织;通过电镜图像实现医学图像融合主要有以下三个步骤:图像序列融合以获得微生物、细胞和亚细胞粒子的形态、的转换、对位(配准)和信息综合显示。运动等动态信息;将fMRI图像序列融合以测试脑[1]2.1转换功能。将一个病人同一器官的
5、不同时间、同种检查图转换包括图像的格式转换、映射变换、尺度转换像融合,可以用于对比以跟踪病情发展,确定该检查等。其主要目的是使图像的像素、体元表达的实际空对该疾病的诊断特异性,并确定治疗过程。在肿瘤诊间区域相同。医学图像基本映射变换有:刚体变换、仿射变换、投影变换、非线性变换等。2.1.1刚体变换(rigidtransformation)收稿日期:2000205216作者简介:任海萍(19752),女,内蒙古阿拉善人,中国协和医科大学刚体是指内部任意两点间的距离保持不变。刚中国医学科学院肿瘤医院核医学科博士研究生,主要从体变换可以分为旋转和平移。这是一种最简单的变事医学图像处理研究。换
6、。一般认为,人脑可以近似为刚体。审校者:中国协和医科大学中国医学科学院肿瘤医院核医学科吴文凯2.1.2仿射变换(affinetransfomation)108国外医学·放射医学核医学分册2001年第25卷第3期仿射变换是将直线映射为直线,并保持平行关外部定位标志法的特点是定位简单,较准确,成系的变换。它可以是各向同性的均匀尺度变换、各向像后可以全自动进行配准,对位参数易于计算,不需异性的非均匀尺度变换或剪切变换等,常应用于台复杂的优化算法。在医学图像中外部点比内部点更架倾斜信息或图像尺度信息的校正。容易识别,直接比较图像标记点的位置,可以进行配2.1.3投影变换(projectivet
7、ransformation)准结果视觉检测。该法不需要过多的校正,但是要保投影变换将直线映射为直线,但是不再保持平持人体与标志的相对固定。由于外部定位标志法不行性。它主要用于二维投影图像和三维体积图像的能包含病人相关图像信息,因此对位限制于刚体变融合。投影变换可以用更高维空间上的线性(矩阵)换,从而多限于头部与矫形外科。因其临床操作麻变换表示。烦,目前已较少作为实用融合算法出现。[5,6]2.1.4非线性变换(curvedtransformat
