專利名稱：結(jié)合多模態(tài)造影劑進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)合多模態(tài)造影劑進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法，屬于醫(yī)學(xué)影像處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超聲成像可以連貫地、動(dòng)態(tài)地觀察臟器的運(yùn)動(dòng)和功能；可以追蹤病變而不受其成像分層的限制；是一種價(jià)格相對低廉，普及面廣的醫(yī)學(xué)成像模式。雖然微氣泡超聲造影劑的出現(xiàn)提高了疾病診斷的準(zhǔn)確性，但是超聲診斷自身的分辨率和清晰度較低；氣體對超聲影響很大，患者容易受到腸氣干擾等多方面因素影響；整體空間位置不能夠顯示在同一圖像中。磁共振成像具有軟組織分辨力高、成像參數(shù)多、圖像信息量大和無電離損害等優(yōu)點(diǎn)，已在臨床廣泛應(yīng)用。MRI造影劑能夠進(jìn)一步提高M(jìn)RI診斷的敏感度和特異性，增強(qiáng)信號(hào)對比度和提高軟組織的分辨率。但是MRI易產(chǎn)生偽影，同時(shí)MRI對鈣化不敏感。各種影像技術(shù)本 身由于各自在時(shí)空分辨率方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此沒有任何一種成像方式可以完整地獲取所有的生物信息，所以臨床醫(yī)生迫切希望對不同圖像信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)募?。然而不同模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像成像原理不同，分辨率不同，成像參數(shù)不同，因此在圖像融合前必須先進(jìn)行圖像配準(zhǔn)。目前相關(guān)研究基本上集中于手術(shù)導(dǎo)航領(lǐng)域三維超聲影像和CT影像、磁共振影像之間的配準(zhǔn)，不論是基于特征的配準(zhǔn)還是基于體素灰度信息的配準(zhǔn)，在配準(zhǔn)前對于超聲影像、磁共振影像都要進(jìn)行手工分割。配準(zhǔn)效果直接取決于分割的效果，而對超聲影像進(jìn)行自動(dòng)分割又是個(gè)不容易實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，配準(zhǔn)過程人工干預(yù)過多。微氣泡造影劑是良好的超聲波反射介質(zhì)，在診斷超聲頻率下(1-15MHZ)，微氣泡在血管或病灶部位聚集后發(fā)生共振，產(chǎn)生比生物組織更強(qiáng)的回波信號(hào)，從而明顯提高超聲影像中目標(biāo)的亮度，即灰度值。超順磁納米顆粒正逐漸被用于新一代磁共振造影劑，超順磁性氧化鐵顆粒內(nèi)的鐵質(zhì)子在磁場內(nèi)能夠重新排列，產(chǎn)生的凈磁矩較順磁性分子大許多，引起顆粒周圍的磁場干擾，致使臨近彌散的氫質(zhì)子相位離散增加，T2弛豫率升高，在T2成像時(shí)表現(xiàn)為低信號(hào)，即降低T2成像的灰度值，是陰性造影劑。微氣泡膜殼裝載具有MRI顯影增強(qiáng)能力的Fe3O4納米顆粒的雙模態(tài)造影劑，既能夠增強(qiáng)超聲顯影亮度，即增強(qiáng)超聲影像的灰度值，同時(shí)也能降低磁共振T2成像的亮度，即降低磁共振T2影像的灰度值。基于多模態(tài)造影劑的配準(zhǔn)研究還沒有相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表，通過使用多模態(tài)造影劑，對超聲影像和磁共振影像重點(diǎn)部位灰度加強(qiáng)，配準(zhǔn)過程中只要將重點(diǎn)部位選擇為感興趣區(qū)域，避免了分割難題。同時(shí)只需要這一步人工干預(yù)，就可以實(shí)現(xiàn)雙模態(tài)影像之間的配準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種結(jié)合多模態(tài)造影劑進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法，能夠提高超聲影像和磁共振影像之間的配準(zhǔn)效果，可以處理具有較大空間變化的情形。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
一種結(jié)合多模態(tài)造影劑進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法，包括如下步驟
(1)利用多模態(tài)造影劑進(jìn)行超聲和磁共振顯影；
(2)在超聲影像和磁共振影像選取感興趣區(qū)域；(3)對步驟(2)選取的感興趣區(qū)域進(jìn)行金字塔分解，對況X況像素的源圖像和目標(biāo)圖像做高斯濾波和重采樣，獲得F/2xF/2個(gè)像素的圖像；重復(fù)上述過程，分別得到?jīng)rMxF/4個(gè)像素的圖像，F(xiàn)/8xl//8個(gè)像素的圖像；
(4)對金字塔分解后的超聲影像和磁共振影像，首先從最低分辨率開始構(gòu)建空間變換模型，求取變換向量邊，接著利用變換向量邊對高一級(jí)分辨率四像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、插值得到新的圖像，根據(jù)構(gòu)建的空間變換模型重新計(jì)算新的變換向量？ 重復(fù)此過程，直到最高分辨率層為止；
(5)根據(jù)步驟(4)求得的最終變換向量成，對超聲影像進(jìn)行變換，得到配準(zhǔn)后的超聲影像。本發(fā)明的有益效果
I、借助于多模態(tài)造影劑進(jìn)行超聲、磁共振兩種模式成像，在此成像基礎(chǔ)上運(yùn)用空間變換模型結(jié)合金字塔算法對超聲影像和磁共振影像進(jìn)行配準(zhǔn)融合。融合后的圖像既具備超聲影像的特點(diǎn)，又具備磁共振影像的優(yōu)點(diǎn)。對于醫(yī)學(xué)診斷，手術(shù)導(dǎo)航有著現(xiàn)實(shí)意義。2、患者通過使用多模態(tài)造影劑，可以做不同方式的醫(yī)學(xué)成像，節(jié)約患者就醫(yī)時(shí)間，減少患者醫(yī)療費(fèi)用。



圖I基于多模態(tài)造影劑的超聲影像與磁共振影像配準(zhǔn)流程圖。圖2金字塔算法示意圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。將具有MRI顯影增強(qiáng)能力的Fe3O4納米顆粒裝載到微氣泡膜殼材料上，制備超聲、磁共振多功能微氣泡造影劑.使用多模態(tài)造影劑進(jìn)行超聲和磁共振成像，對超聲影像和磁共振影像重點(diǎn)部位灰度加強(qiáng)，配準(zhǔn)過程中只要將重點(diǎn)部位選擇為感興趣區(qū)域。配準(zhǔn)的具體流程如圖I所不
(1)利用多模態(tài)造影劑進(jìn)行超聲和磁共振顯影；
(2)在超聲影像和磁共振影像選取感興趣區(qū)域；
(3)對步驟(2)選取的感興趣區(qū)域進(jìn)行金字塔分解，對Fx見像素的源圖像和目標(biāo)圖像做高斯濾波和重采樣，獲得iV/2xy/2個(gè)像素的圖像；重復(fù)上述過程，分別得到Ni 4 X A7 4個(gè)像素的圖像，況/ 8X F/ 8個(gè)像素的圖像；
(4)對金字塔分解后的超聲影像和磁共振影像，首先從最低分辨率開始構(gòu)建空間變換模型，求取變換向量一接著利用變換向量r’對高一級(jí)分辨率圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、插值得到新的圖像，根據(jù)構(gòu)建的空間變換模型重新計(jì)算新的變換向量邊；重復(fù)此過程，直到最高分辨率層為止；
(5)根據(jù)步驟(4)求得的最終變換向量，對超聲影像進(jìn)行變換，得到配準(zhǔn)后的超聲影像。采用四層高斯金字塔算法對FxiV像素的源圖像和目標(biāo)圖像做高斯濾波和重采樣如圖2所示，獲得F/2xF/2個(gè)像素的圖像。重復(fù)上述過程，分別得到F/4xF/4個(gè)像素的圖像，2//8xiV/8個(gè)像素的圖像。對這些圖像首先從最低分辨率開始構(gòu)建空間變換模型求取變換向量邊，接著利用變換向量成對高一級(jí)分辨率圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、插值得到新的圖像，并重新計(jì)算新的變換向量應(yīng)。重復(fù)此過程，直到最高分辨率層為止。對配準(zhǔn)后的超聲影像和磁共振影像進(jìn)行融合，融合影像既有配準(zhǔn)后超聲影像的特點(diǎn)，也具備了磁共振 影像的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合多模態(tài)造影劑進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)利用多模態(tài)造影劑進(jìn)行超聲和磁共振顯影； (2)在超聲影像和磁共振影像選取感興趣區(qū)域； (3)對步驟(2)選取的感興趣區(qū)域進(jìn)行金字塔分解，對ArXAH象素的源圖像和目標(biāo)圖像做高斯濾波和重采樣，獲得F/2xF/2個(gè)像素的圖像；重復(fù)上述過程，分別得到F/4xiV/4個(gè)像素的圖像，況/8xF/S個(gè)像素的圖像； (4)對金字塔分解后的超聲影像和磁共振艮像，首先從最低分辨率開始構(gòu)建空間變換模型，求取變換向量S 接著利用變換向量T對高一級(jí)分辨率圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、插值得到新的圖像，根據(jù)構(gòu)建的空間變換模型重新計(jì)算新的變換向量-;重復(fù)此過程，直到最高分辨率層為止； (5)根據(jù)步驟(4)求得的最終變換向量兩，對超聲影像進(jìn)行變換，得到配準(zhǔn)后的超聲影像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結(jié)合多模態(tài)造影劑進(jìn)行圖像配準(zhǔn)的方法，屬于醫(yī)學(xué)影像處理領(lǐng)域。本方法利用多模態(tài)造影劑進(jìn)行超聲和磁共振顯影，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了超聲圖像與磁共振圖像之間的空間變換模型。運(yùn)用多尺度金字塔算法對構(gòu)建的空間變換模型進(jìn)行求解。配準(zhǔn)過程中只要將重點(diǎn)部位選擇為感興趣區(qū)域。本方法能夠提高超聲影像和磁共振影像之間的配準(zhǔn)效果，減少人工干預(yù)，可以處理參考圖像和浮動(dòng)圖像間較大空間變化的情形。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102750692SQ20121017357
公開日2012年10月24日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者侯漠, 楊芳, 羅守華, 阮曉博, 顧寧 申請人:東南大學(xué)