基于計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的2D-3D圖像配準(zhǔn)的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)一般將術(shù)前得到的二維圖像序列進(jìn)行三維重建得到可視化的三維解剖結(jié)構(gòu)圖。在現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)中，醫(yī)生在術(shù)前可以在解剖結(jié)構(gòu)圖里規(guī)劃手術(shù)路徑，卻很難將術(shù)中獲取的圖像信息和術(shù)前獲得的結(jié)構(gòu)圖信息結(jié)合起來，隨時(shí)調(diào)整、甚至重新規(guī)劃真實(shí)的手術(shù)路徑。
　　超聲圖像在臨床中的廣泛運(yùn)用歸功于它實(shí)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。而其缺點(diǎn)也較為明顯:圖中會(huì)存在一定的噪聲;圖像的范圍較為有限;探測的距離越遠(yuǎn)，精度會(huì)下降。如果在計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中將術(shù)中的超聲圖

2、像和術(shù)前的CT圖像優(yōu)勢互補(bǔ)，可以及時(shí)跟蹤觀察術(shù)中臟器的情況。
　　國外研究、應(yīng)用在術(shù)中采用三維的超聲引導(dǎo)的較多。而國內(nèi)則廣泛使用二維的超聲圖像。在這個(gè)基礎(chǔ)上，本文討論并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的2D-3D醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)。從而可以將術(shù)前得到的CT體模型圖像和術(shù)中得到的超聲圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，從而給醫(yī)生提供直觀的幫助。
　　本文主要探討了配準(zhǔn)系統(tǒng)中的幾個(gè)主要的算法原理及其實(shí)現(xiàn)方法。這些算法包括:超聲圖像仿真算法、超聲圖像

3、濾波算法以及圖像配準(zhǔn)算法。
　　在超聲圖像仿真算法中，本文介紹了一種超聲圖像的采集模型以及超聲圖像的噪聲產(chǎn)生模型。它包括三個(gè)步驟:超聲圖像的采樣、圖像噪聲的加入、圖像空白的插值等等。超聲圖像仿真算法為評(píng)價(jià)濾波算法的效果提供客觀標(biāo)準(zhǔn)提供了可能。
　　在超聲圖像濾波算法中，本文介紹了兩類算法:基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的濾波算法和基于中值濾波的濾波算法?；跀?shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的濾波算法主要運(yùn)用了腐蝕和膨脹兩個(gè)算子，得到新的Open-By-Recon

4、struction算子。這個(gè)算子可以在維持原圖像灰度值大體不變的情況下，消除圖像中的高亮點(diǎn)。而基于中值濾波器的濾波法又分為三種算法:標(biāo)準(zhǔn)中值濾波法、多級(jí)中值濾波法、自適應(yīng)權(quán)值中值濾波法。
　　在圖像配準(zhǔn)算法中，本文介紹了兩種優(yōu)化算法:Powell算法和粒子群算法。這兩種算法都可以在搜索空間中自主地找到最優(yōu)解。以獲得圖像配準(zhǔn)的各種參數(shù)。
　　最后根據(jù)這些配準(zhǔn)的參數(shù)，求出CT體模型圖像空間和真實(shí)的世界空間之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系函數(shù)。以實(shí)