基于計算機輔助手術導航系統(tǒng)的2D-3D圖像配準的研究.pdf

1、計算機輔助手術導航系統(tǒng)一般將術前得到的二維圖像序列進行三維重建得到可視化的三維解剖結構圖。在現(xiàn)有的導航系統(tǒng)中，醫(yī)生在術前可以在解剖結構圖里規(guī)劃手術路徑，卻很難將術中獲取的圖像信息和術前獲得的結構圖信息結合起來，隨時調整、甚至重新規(guī)劃真實的手術路徑。
　　超聲圖像在臨床中的廣泛運用歸功于它實時的優(yōu)點。而其缺點也較為明顯:圖中會存在一定的噪聲;圖像的范圍較為有限;探測的距離越遠，精度會下降。如果在計算機輔助手術導航系統(tǒng)中將術中的超聲圖

2、像和術前的CT圖像優(yōu)勢互補，可以及時跟蹤觀察術中臟器的情況。
　　國外研究、應用在術中采用三維的超聲引導的較多。而國內則廣泛使用二維的超聲圖像。在這個基礎上，本文討論并實現(xiàn)了一個基于計算機輔助手術導航系統(tǒng)的2D-3D醫(yī)學圖像配準系統(tǒng)。從而可以將術前得到的CT體模型圖像和術中得到的超聲圖像進行配準，從而給醫(yī)生提供直觀的幫助。
　　本文主要探討了配準系統(tǒng)中的幾個主要的算法原理及其實現(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生模型。它包括三個步驟: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價濾波算法的效果提供客觀標準提供了可能。
　　在超聲圖像濾波算法中，本文介紹了兩類算法:基于數(shù)學形態(tài)學的濾波算法和基于中值濾波的濾波算法?；跀?shù)學形態(tài)學的濾波算法主要運用了腐蝕和膨脹兩個算子，得到新的Open-By-Recon

4、struction算子。這個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。而基于中值濾波器的濾波法又分為三種算法:標準中值濾波法、多級中值濾波法、自適應權值中值濾波法。
　　在圖像配準算法中，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。以獲得圖像配準的各種參數(shù)。
　　最后根據這些配準的參數(shù)，求出CT體模型圖像空間和真實的世界空間之間的對應關系函數(shù)。以實