脊柱X線透視圖像與CT體積圖像的配準(zhǔn)研究.pdf

1、通過2D/3D圖像配準(zhǔn)技術(shù)，將脊柱二維動態(tài)的X線影像轉(zhuǎn)化為三維模型的仿真運(yùn)動，建立脊柱穩(wěn)定性評價(jià)系統(tǒng)，從而全面準(zhǔn)確地分析退變性疾病導(dǎo)致的脊柱不穩(wěn)，使患者能盡早選擇正確的治療方案。同時(shí)，通過脊柱X線透視圖像與術(shù)前CT體積圖像的2D/3D配準(zhǔn)，對手術(shù)刀或?qū)Ш桨舻奈恢眠M(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助下的脊柱手術(shù)導(dǎo)航。 本文的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)脊柱X線透視圖像與CT體積圖像的2D/3D圖像配準(zhǔn)。改進(jìn)整體剛性配準(zhǔn)系統(tǒng)使其滿足臨床配準(zhǔn)精度要求，并對分段

2、整體配準(zhǔn)進(jìn)行嘗試。 本文對脊柱X線透視圖像與CT體積圖像配準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)作了介紹，主要有剛體變換、采用光線跟蹤算法的數(shù)字影像重建、SLNC配準(zhǔn)函數(shù)和優(yōu)化函數(shù)。其中優(yōu)化函數(shù)詳細(xì)介紹了模擬退火法、鮑威爾算法和粒子群算法。 為了驗(yàn)證整體剛性配準(zhǔn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，以已知位置的DRR圖像作為參考圖像，以該位置對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)平移量作為“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，對整體剛性配準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行性能測試。分析測試結(jié)果后，選用更為合適的粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)，使系統(tǒng)

3、配準(zhǔn)精度滿足臨床上的需要，即各軸平移量的誤差在1mm以內(nèi)，各軸旋轉(zhuǎn)量的誤差在1°以內(nèi)。 此外，本文將C型臂X線透視機(jī)GE-OEC FlexiView8800采集的人體脊椎右前、左前位X線透視參考圖像，與相應(yīng)的CT體積圖像進(jìn)行了配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，取得了令人滿意的效果。并且，對整體剛性配準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行了魯棒性測試，實(shí)驗(yàn)證明系統(tǒng)具有良好的魯棒性。 最后，本文嘗試從CT體數(shù)據(jù)中分割出單個(gè)椎骨，對單個(gè)椎骨進(jìn)行數(shù)字影像重建，再把得到的單個(gè)椎骨的