[发明专利]一种医学图像配准与三维重建系统及方法

说明书

本发明公开了一种医学图像配准与三维重建系统及方法，属于医学图像处理技术领域。本发明的医学图像配准与三维重建系统包括用户登录模块、三维重建模块、图像配准模块和文件存取模块，所述用户登录模块包括注册单元，用于为系统设置用户登录权限，三维重建模块用于将文件中读入的图像序列进行逐张显示，图像配准模块用于允许用户从文件中读取选定浮动图像和参考图像进行配准，输出配准后融合图像和相应参数，文件存取模块用于对用户登录账号与密码及图像的存取。该发明的医学图像配准与三维重建系统能够提供更清晰、全面、直观的展示人体内部脏器信息，从而做出准确的判断和更完善的治疗方案，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，具体提供一种医学图像配准与三维重建系统及方法。

背景技术

随着计算机技术和医学成像技术的迅速发展，多种模态的医学图像相继出现，为临床诊断提供了丰富的数据。由于成像原理以及成像设备的不同造成了多种成像模式并存，按照它们所提供信息的不同，医学图像可以分为解剖结构图像和功能图像两大类。其中，解剖结构图像提供了丰富的人体解剖结构信息，功能图像则提供了有关人体功能代谢方面的信息。

医学图像的成像模式不同，导致它所能提供的相关脏器的信息也不同。例如，计算机断层成像(CT)图像的分辨率很强，对骨豁的成像非常清晰，可以很好的实现对病灶的准确定位，但是，对组织密度差异较小的软组织的成像比较模糊；在正电子发射断层成像(PET)图像中，可以清楚地观察到人体不同组织器官的新陈代谢水平和血液流动情况，这些人体功能信息都为临床诊断提供了依据。但是由于图像分辨率较低，要从中得到精确的解剖结构是非常困难的，并且不容易对相应组织和器官的边界做出准确的判断。有时候，单一模态的图像并不能为医生的临床诊断提供足够的信息作为诊断依据。比如在放射治疗的过程中：病人总是会存在自主或者不自主的动作导致人体的组织器官发生形变，从而导致目标肿瘤的靶区产生一定程度的位移。这种情况可能会导致严重的后果：靶区附近的肿瘤没有被消灭，正常的组织结构却被射线破坏了。可以通过采用图像配准算法，纠正参数来调整角度、调节治疗靶区肿瘤所需的剂量分布来补偿因为病人的动作而产生的位移。

在传统的临床诊断中，医生只能对病灶区域所处断层进行扫描，并得到只能表达某一切面信息的二维断层图像。由于二维断层图像缺乏足够的直观数据信息，医生在诊断中必然会掺杂主观判断，以致于不能提供精确的诊断结果并影响临床治疗的效果。因此，为了提高医疗诊断和治疗规划的准确性与科学性，需要将二维断层图像序列转变为具有直观立体效果的图像，展现病灶的三维结构与形态，从而获取解剖结构信息，并为临床医生进行虚拟手术提供了视觉交互手段。现有技术中，三维重建大多为面绘制，面绘制实际上是显示对三维物体在二维平面上的真实感投影，就像当视角位于某一点时，从该点对三维物体进行“照相”，相片上显示的三维物体形象。如图1所示，具体过程如下：(1)通过配准及插值后，建立面绘制所需的基本三维体数据，选定作为表面显示的等值面的灰度阈值。(2)紧邻上下两层数据对应的四个像素点构成一个立方体，或对应成一个体素。(3)体素的共8个顶点按照前面得到的等值面阈值进行分类，超过或等于阈值，则顶点算作等值面的内部点；小于阈值，顶点算作等值面的外部点。(4)生成一个代表顶点内外部状态的二进制编码索引表。(5)移动至下一个立方体，重复以上步骤。(6)用此索引表查询一个长度为256的结构查找表，得到轮廓(等值面)与立方体空间关系的具体拓扑状态(构型)。(7)根据构型，通过线性插值确定等值面与立方体相交的三角片顶点坐标，得到轮廓的具体位置。面绘制技术需要中间集合图元，过程繁琐，效率较低。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种能够提供更清晰、全面、直观的展示人体内部脏器信息，从而做出准确的判断和更完善的治疗方案的医学图像配准与三维重建系统。

本发明进一步的技术任务是提供一种医学图像配准与三维重建方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：