基于B樣條的Talairach圖譜與腦圖像的配準(zhǔn)與融合方法研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展,各種成像手段的應(yīng)用,使得診斷和治療發(fā)生了革命性的變化。很多情況下,醫(yī)生需要把對(duì)同一個(gè)病人以多種方式得到的信息合成在一起分析,但是,在現(xiàn)有的成像技術(shù)下,有很多腦內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)即使在目前最清晰的MR圖像上也難以分辨,但它們?cè)谕饪剖中g(shù)治療或放射治療中卻具有重要的意義。圖譜是醫(yī)生定位這些解剖結(jié)構(gòu)的重要依據(jù),但如何將圖譜與實(shí)際病例的影像資料對(duì)應(yīng)進(jìn)行交互分析是醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用的難點(diǎn)問題之一。 本文的研究目的就是通過將腦圖譜與病人

2、腦部影像資料進(jìn)行配準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)將腦圖譜與腦部影像學(xué)檢查資料融合顯示,幫助醫(yī)生對(duì)患者腦部結(jié)構(gòu)全方位直觀的了解,為神經(jīng)外科手術(shù)提供準(zhǔn)確、可靠的參考信息。 課題選用目前為神經(jīng)科學(xué)家所廣泛接受的Talairach-Tournoux圖譜作為標(biāo)準(zhǔn)化圖譜。為了實(shí)現(xiàn)腦圖譜與腦圖像的三維配準(zhǔn)和融合,我們首先對(duì)Talairach腦圖譜進(jìn)行三維插值與重建本文采用了基于輪廓線和基于等值面相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了Talairach腦圖譜的三維重建,并給出了部分腦部

3、功能核團(tuán)的三維顯示結(jié)果。為了彌補(bǔ)單個(gè)切片方向信息缺失的現(xiàn)象,本文提出了將三個(gè)方向切片信息進(jìn)行融合的方法。 由于,人腦結(jié)構(gòu)的個(gè)體差異較大,采用簡(jiǎn)單的線性配準(zhǔn)和仿射變換不能滿足要求。本文主要研究了腦圖譜與腦圖像的非剛體配準(zhǔn)方法。采用基于特征的配準(zhǔn)方法,以側(cè)腦室表面和腦皮層外切面作為配準(zhǔn)特征,應(yīng)用基于B樣條的自由曲面變形(free-form deformation, FFD)方法進(jìn)行配準(zhǔn),得到一個(gè)光滑的變形場(chǎng),然后將此變形場(chǎng)應(yīng)用到整個(gè)

4、Talairach腦圖譜,從而將Talairach腦圖譜上的功能核團(tuán)映射到腦圖像上。這是本課題的重點(diǎn)。對(duì)于側(cè)腦室和腦皮層表面的提取,本文采用了基于閾值分割、區(qū)域增長(zhǎng)、腐蝕、擴(kuò)張、中值濾波等方法相結(jié)合的方法。 為了避免非剛體配準(zhǔn)中出現(xiàn)不必要的誤配現(xiàn)象,得到精確的配準(zhǔn),本文預(yù)先將腦圖譜和腦圖像轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)空間中,并根據(jù)Talairach坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)腦的空間劃分以及由MR圖像得到的空間信息,完成分段仿射變換。這樣,腦圖譜和腦圖像間在整