基于B樣條的Talairach圖譜與腦圖像的配準與融合方法研究.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)生需要把對同一個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,但它們在外科手術(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),但如何將圖譜與實際病例的影像資料對應進行交互分析是醫(yī)學圖像應用的難點問題之一。 本文的研究目的就是通過將腦圖譜與病人

2、腦部影像資料進行配準,實現(xiàn)將腦圖譜與腦部影像學檢查資料融合顯示,幫助醫(yī)生對患者腦部結(jié)構(gòu)全方位直觀的了解,為神經(jīng)外科手術(shù)提供準確、可靠的參考信息。 課題選用目前為神經(jīng)科學家所廣泛接受的Talairach-Tournoux圖譜作為標準化圖譜。為了實現(xiàn)腦圖譜與腦圖像的三維配準和融合,我們首先對Talairach腦圖譜進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、功能核團的三維顯示結(jié)果。為了彌補單個切片方向信息缺失的現(xiàn)象,本文提出了將三個方向切片信息進行融合的方法。 由于,人腦結(jié)構(gòu)的個體差異較大,采用簡單的線性配準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方法。采用基于特征的配準方法,以側(cè)腦室表面和腦皮層外切面作為配準特征,應用基于B樣條的自由曲面變形(free-form deformation, FFD)方法進行配準,得到一個光滑的變形場,然后將此變形場應用到整個

4、Talairach腦圖譜,從而將Talairach腦圖譜上的功能核團映射到腦圖像上。這是本課題的重點。對于側(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、腐蝕、擴張、中值濾波等方法相結(jié)合的方法。 為了避免非剛體配準中出現(xiàn)不必要的誤配現(xiàn)象,得到精確的配準,本文預先將腦圖譜和腦圖像轉(zhuǎn)換到同一坐標空間中,并根據(jù)Talairach坐標系統(tǒng)對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