腹部醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的研究.pdf

1、\隨著人民生活水平的不斷提高，生活習(xí)慣也在不斷發(fā)生改變。與此同時，一些疾病的發(fā)病率呈上升趨勢，尤其是一些肝部疾病。多時期增強(qiáng)肝部CT掃描是當(dāng)前肝部疾病診斷中的一種實踐標(biāo)準(zhǔn)，其利用了在動脈和門脈時期輸送到肝部的增強(qiáng)劑的時間差異。在增強(qiáng)的兩個或三個時期的CT掃描的過程中，根據(jù)對比劑到達(dá)肝部動脈、門脈和靜脈的時間差異，在不同的時間點進(jìn)行兩次或者三次圖像獲取。雖然多時期圖像已經(jīng)顯著地改善了醫(yī)療診斷的過程，但由于病人在圖像獲取期間會有呼吸運動，因

2、此肝部的位置和形狀難以被準(zhǔn)確的重現(xiàn)，這會增大多時期圖像配準(zhǔn)的難度，從而使其成為了一個臨床研究的熱點。
　　 本文從二維腹部多階段增強(qiáng)CT圖像的配準(zhǔn)出發(fā)，研究了基于B樣條自由形變變換的圖像配準(zhǔn)方法。自由形變變換(FFD,Free-Form DeformaTiO2)是一種對固體進(jìn)行幾何建模的方法，其核心思想是：形變操作不直接作用于物體，而是作用于物體所嵌入的變形空間；如果形變空間被改變了，則嵌入其中的物體自然隨之改變。當(dāng)時用在圖像變

3、換的時候，F(xiàn)FD引入一個覆蓋在二維圖像上的控制點網(wǎng)格，當(dāng)調(diào)整控制點的位置時，物體形狀也會發(fā)生變化，網(wǎng)格之外的點使用B樣條插值得到。除此之外，本文還詳細(xì)研究了適用于高維最優(yōu)化搜索的擬牛頓方法，其中主要研究的是L-BFGS方法。L-BFGS方法通過迭代更新來估計擬海森矩陣，以提高搜索速度。
　　 為了提高配準(zhǔn)的精度，本文通過研究和分析傳統(tǒng)的兩階段配準(zhǔn)過程，提出了交替迭代的配準(zhǔn)過程，通過多階段配準(zhǔn)來將全局配準(zhǔn)和自由形變變換配準(zhǔn)更好的相

4、互影響，在基于自由形變的配準(zhǔn)后修正全局配準(zhǔn)的參數(shù)，之后再繼續(xù)進(jìn)行自由形變配準(zhǔn)。與此同時，本文使用了坐標(biāo)映射矩陣來保留變換前后坐標(biāo)的映射關(guān)系，避免保留大量的變換參數(shù)。這種方法既節(jié)省了空間，又極大的降低了由于反復(fù)插值導(dǎo)致的精度損失。
　　 在理論研究的基礎(chǔ)上，本文在MATLAB下實現(xiàn)了腹部醫(yī)學(xué)圖像自動配準(zhǔn)的算法，并對本文的配準(zhǔn)方法進(jìn)行了較為詳細(xì)和可靠的評估。評估結(jié)果表明，本文提出的交替迭代配準(zhǔn)過程能夠完成腹部醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)，而且明顯的