基于有限單元方法的醫(yī)學圖像配準技術(shù).pdf

1、由于剛體配準的局限性,非剛體配準的研究逐步得到重視,結(jié)合圖像灰度信息以外的其他信息的配準技術(shù)在非剛體配準方法中具有較好的應用前景,其中形變模型為目前研究熱點.有限單元方法作為形變模型的一種被引入進行研究.對于線性各相同性彈性體,我們認為其形變符合虎克定律,在醫(yī)學圖像中我們同樣也可以認為諸如腦組織等線性各向同性彈性組織在醫(yī)學圖像上的形變滿足彈性形變的一般規(guī)律.在論文所陳述的方法中,除了彈性體組織的形變能量,器官圖像的幾何信息等因素也被引入

2、到方法中,提高了對大變形等情況的醫(yī)學圖像的配準效果.我們實現(xiàn)了基于Delaunay三角化方法的網(wǎng)格生成器以及基于Marching Cubes方法思想的網(wǎng)格生成器,應用于生成具有合格質(zhì)量的網(wǎng)格.SNAKE方法被用于獲得形變區(qū)域的邊界,然后通過離散化邊界的方法向邊界內(nèi)部分構(gòu)造三角形條帶,直到將整個區(qū)域三角化.每個三角形都被稱為一個有限單元,各個單元有其單元剛度矩陣和單元節(jié)點載荷矩陣,為了保持整個變形區(qū)域上的連續(xù)條件,相應的單元矩陣必須總成到

3、整體結(jié)構(gòu)剛度矩陣以及整體節(jié)點載荷矩陣.對整體矩陣的求解可得到各個節(jié)點的位移參數(shù),從而可以利用映射關(guān)系得到單元內(nèi)其余像素的位移.基本的有限單元配準方法具有一定的局限性,主要在于對形變區(qū)域的大形變不敏感,該文采用位移邊界條件加以解決,另一種方法為在粘滯流體模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合有限單元方法的幾何邊界條件,計算出作用到各個單元上的內(nèi)力分量,然后求取有限單元方法的單元剛度矩陣以及單元節(jié)點載荷矩陣,從而得到進行有限單元方法計算前的預測校正結(jié)果,一定程