[发明专利]基于线性相关性的超声与CT图像配准方法和系统

说明书

本发明公开一种基于线性相关性的超声与CT图像配准方法和系统，该方法包括：建立线性相关性测度；根据超声图像纹理信息，预设超声与CT图像配准变换矩阵；优化变换矩阵，计算得到线性相关性测度最优值；根据变换矩阵参数，改变超声图像空间位姿，超声图像与CT图像融合。该系统包括：相似性测度构建模块、初始状态设置模块、变换矩阵优化模块、融合显示模块。本发明能够快速精准的完成超声与CT图像配准，为临床病灶诊疗提供理论指导。

技术领域

本发明涉及医学技术领域，具体涉及一种基于线性相关性的超声与CT图像配准方法与系统。

背景技术

图像引导手术导航利用医学成像计算和计算机图像技术，在术前对扫描得到的患者医学图像进行人体组织器官和病灶的分割识别、三维重建与可视化，临床医生可以通过获取的图像进行最优手术路径规划以及临床手术模拟；在术中可以对术前获取的医学图像和患者真实的物理空间进行配准，将术前医学图像、术中患者实际体位以及手术器械转换到同一空间三维坐标系中，根据定位设备实时定位手术器械在人体组织以及病灶中的相对位置，实时融合显示它们之间的关系。临床医生可以通过融合显示的图像从各个角度实时观测到手术器械在组织和病灶中的位姿以及各种参数(例如角度、深度等)，从而最大限度的避开人体重要组织器官(例如大血管等)，在最短的时间内从最优手术路径到达病灶进行精准手术治疗。超声图像凭借着实时、无创、无电离辐射等优势，成为目前临床常用的术中成像设备，超声引导手术导航技术也因此迅速发展起来。由于超声成像机理的限制，超声二维图像分辨率低、成像视野狭窄，并且包含特有的斑点噪声，所以很难通过超声二维图像准确的识别并判断出病灶在人体中的位置。相比于超声二维图像，电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)图像是三维图像，成像分辨率高、成像视野宽，从CT图像中能够准确识别分割出人体组织器官大部分病灶，但是获取CT图像时一方面对患者有辐射伤害，另一方面不能够术中实时成像，所以不能够作为术中手术导航系统的引导图像。因此，结合超声二维图像和CT图像的成像特点，在图像引导手术导航系统的临床应用中，将超声二维图像作为术中引导图像，临床医生可以通过超声二维图像来实时定位手术器械，并将术中实时超声图像与术前CT图像进行配准，完成超声图像与CT图像的融合显示，辅助临床医生定位人体组织器官和病灶的位置。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于线性相关性的超声与CT图像配准方法和系统，能够完成二维超声图像与三维CT图像的精确配准。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于线性相关性的超声与CT图像配准方法，包括：

建立线性相关性测度，计算超声图像与CT图像之间的相似性；

根据超声图像纹理信息，预设超声与CT图像配准变换矩阵；

优化变换矩阵，计算得到线性相关性测度最优值；

根据变换矩阵参数，改变超声图像空间位姿，超声图像与CT图像融合。

在本发明的其他方案中，线性相关性测度将超声反射系数引入到超声与CT图像相似性测度中。

在本发明的其他方案中，超声图像与CT图像之间的相似性是计算超声与CT图像中相对应的感兴趣区域之间的差异。

在本发明的其他方案中，超声图像纹理信息包括超声图像中的人体组织器官边界、血管分叉点。

在本发明的其他方案中，变换矩阵的优化是改变变换矩阵中7个参数值。

在本发明的其他方案中，线性相关性测度的最优值是指超声图像根据变换矩阵改变空间位置后，与CT图像中感兴趣区域差异值最小。

在本发明的其他方案中，超声图像与CT图像融合是指，根据预设的透明度，超声图像与CT图像感兴趣区域叠加显示。

本发明实施例还提供了一种基于线性相关性的超声与CT图像配准系统，包括：