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磁共振成像(MRI)具有良好的软组织分辨率,无电离辐射,无骨伪影干扰等优点,其在临床医学中的应用越来越广泛。但是,MRI固有的几何失真降低了影像的空间精确性,限制了它在精确诊断与治疗中的应用。因此,在进行上述应用之前,必须对MRI存在的几何失真进行校正。
目前许多研究都尝试通过设计特定的几何体模并结合计算机软件进行扫描系统相关失真的检测和校正,该方法已广泛应用于临床实践。但是通过这种方法校正后得到的MRI仍然存在数值较大的几何变形,况且这种固定不变的校正程式可能无法反映设备性能随时间的变化和具体成像环境、参数的差异,给一些基于精确影像的应用如神经外科手术和精确放射治疗等带来隐患。为此,本文提出了一种基于图像后处理的方法,进一步校正磁共振成像中的各种失真。该方法的基本思想是将MRI与具有共同解剖结构且基本不存在几何失真的CT图像进行非线性配准,通过两种模态图像内在特征点的对齐或图像灰度的互信息最大化来提高MRI的几何精度。
在运用基于图像内部特征点的方法进行非线性配准校正的过程中,论文采用弹性样条函数作为校正时的变换函数,引入平滑参数λ来降低标记点定位偏差对配准结果的影响。该方法在校正全局形变(扫描机器相关)的同时可以达到较好的局部(病人相关失真)校正效果,但是它需要手工提取对应点集,带来了人为误差。在运用基于灰度互信息的方法进行非线性配准校正的过程中,采用了可近似描述MRI失真的多项式变换函数作为校正时的变换函数,并使用最大归一化互信息作为配准校正的相似性测度。该方法不需要提取图像特征,直接对像素灰度进行处理,可以实现全自动的配准校正,但是多项式变换函数对于局部形变(病人相关失真)的校正能力比较有限,主要描述的还是全局(扫描机器相关)意义上的失真校正。
论文给出的实验结果表明,这些方法在校正MRI几何失真问题上具有一定的效果。特别指出的是,由于本方法是一种基于图像处理的方法,相对于MRI的其它校正方法具有更好的通用性,尤其在有些基于CT、MR图像配准的应用中,该校正可以集成到图像配准过程中来实现。但是由于引起MRI几何失真的原因比较复杂,这里所采用的变换模型也只是对MRI几何变形的一个近似模拟,要想达到完全理想的校正效果,需要寻找更为有效的模型来模拟更复杂的人体组织非线性形变。