歸一化互信息與多分辨率融合的2D-3D配準方法

陳龍， 張峰峰,2， 于凌濤， 孫立寧,2， 干旻峰， 詹蔚

(1.蘇州大學(xué) 機電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215006；2.蘇州大學(xué) 蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 蘇州 215123；3.哈爾濱工程大學(xué) 機電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001；4.蘇州大學(xué) 附屬第一醫(yī)院，江蘇 蘇州 215000)

隨著計算機輔助手術(shù)技術(shù)的成熟發(fā)展，借助計算機來幫助醫(yī)生進行術(shù)前規(guī)劃、術(shù)中導(dǎo)航，已經(jīng)逐漸成為一種普通的方式。一般計算機手術(shù)導(dǎo)航主要有2類：第一種方法試將術(shù)前CT圖像與術(shù)中病人暴露的脊骨的三維空間進行3D-3D配準。此方法雖然可以術(shù)中較精確的實行導(dǎo)航，但由于需要暴露患者脊柱來放標志點，給患者造成了巨大的傷害，不滿足當前對微創(chuàng)手術(shù)的定義。另一種方法主要通過患者術(shù)前CT三維圖像與術(shù)中X光圖像進行3D-2D圖像的實時配準。雖然精度相對3D-3D配準略低，但可以減小病人的解剖創(chuàng)口，降低術(shù)中病人的痛苦。除此以外，X光機成像設(shè)備相對較為緊湊，操作比較方便，相比于CT成像設(shè)備，它具有更小的輻射，減少了對醫(yī)生和病人的傷害[1]。

從配準的實質(zhì)出發(fā)，目前研究中所涉及到的2D-3D配準方法大致有以下3種[2-4]，即基于灰度、梯度和特征的配準方法。基于特征的配準方法一般需要進行邊緣檢測，將邊緣檢測到的輪廓圖像作為配準的框架或基準。但是其需要對影像進行分割，這在某種程度上也展示了配準的準確性往往取決于分割的準確性。與此同時此方法對圖像的要求較高，對邊緣檢測、圖像分割等算法也具有較大的依賴性，所以實施起來有一定的難度，而且配準精度不高。……