[发明专利]一种医学影像配准的方法和装置

说明书

本申请公开了一种医学影像配准方法、装置，该方法包括：分别获取感兴趣区域的术前的浮动图像和术中的固定图像的灰度图和二值图；对所述浮动图像的二值图和所述固定图像的二值图进行刚性配准，计算所述浮动图像与所述固定图像的第一变换参数；以所述第一变换参数为初始条件，对所述浮动图像的灰度图和所述固定图像的灰度图进行自由形变配准，计算所述浮动图像与所述固定图像的第二变换参数并输出经变换的浮动图像。

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，且特别涉及一种医学影像的配准方法及配准装置。

背景技术

一直以来，肿瘤治疗都是医学界的一大难题，而肝脏肿瘤则是致死率最高的肿瘤之一。对于肿瘤治疗，目前常见的医疗手段包括手术切除、放射治疗、射频消融和化学治疗。射频消融治疗和其他治疗方法相比具有微创性、简单易操作以及副作用小等优点，因此受到医学界广泛关注。在射频治疗过程中，常常需要借助医学影像如CT(计算机断层扫描成像技术)、US(超声成像技术)或MRI(磁共振成像技术)进行术中引导。MRI图像对软组织有较好的区分度，因此可以用来实现肿瘤的诊断以及精确定位，CT对密度较大的组织如骨骼有很好的区分度，但很多时候对软组织的成像效果不佳。因此，在射频消融手术前，手术医师会利用MRI图像进行肿瘤定位，在手术开始前拍摄一组CT图像，结合MRI和CT图像插入消融针，之后再拍摄一组CT图像，通过肉眼观察术前MRI和术中CT来判断消融针插入的位置正确与否，此过程主观性较强，受医师个人能力影响较大，而医学图像配准技术可以很好的解决此问题。

图像配准技术是图像处理领域内的重要分支之一，而医学图像配准技术则是图像配准领域的研究热点。医学图像配准技术可以融合不同模态图像如CT/MR、CT/PET、PET/MR等的特征，从而达到互补的效果。

医学图像配准是指针对一幅医学图像寻求一种(或一系列)空间变换，使它与另一幅医学图像上的对应点达到空间上的一致。这种一致是指人体上的同一解剖点在两张匹配图像上有相同的空间位置。配准的结果应使两幅图像上的所有解剖点，或至少是具有诊断意义的点及手术感兴趣的点都达到匹配。

医学图像配准技术有多种分类方法：按维度可以分为2D/2D、3D/3D、2D/3D等；按图像的模态可以分为单模态配准与多模态配准；按处理位置可以分为脑部配准、胸腔配准以及腹腔配准等；按变换类型可以分为刚性配准和非刚性配准；按相似性度量类型可以分为基于特征和基于灰度两大类型；按交互性又可以分为交互式、半自动和自动配准。

发明内容

本发明的目的在于提出一种医学影像的配准方法和配准装置，实现全自动三维多模态腹腔图像的配准。

本申请公开了一种医学影像配准方法，包括：

分别获取感兴趣区域的术前的浮动图像和术中的固定图像的灰度图和二值图；

对所述浮动图像的二值图和所述固定图像的二值图进行刚性配准，计算所述浮动图像与所述固定图像的第一变换参数；

以所述第一变换参数为初始条件，对所述浮动图像的灰度图和所述固定图像的灰度图进行自由形变配准，计算所述浮动图像与所述固定图像的第二变换参数并输出经变换的浮动图像。

在一个优选例中，所述对所述浮动图像的二值图和所述固定图像的二值图进行刚性配准的步骤，进一步包括：

采用KS系数作为相似性度量进行所述刚性配准，所述KS系数为：

其中μ是所述刚性配准中的位移变量，I_F是所述固定图像的二值图，I_M是所述浮动图像的二值图，T_μ是空间变换函数，1是指标函数，Ω_F是图像域。

在一个优选例中，所述对所述浮动图像的灰度图和所述固定图像的灰度图进行自由形变配准的步骤，进一步包括：

采用互信息作为相似性度量进行所述自由形变配准，所述互信息为：