基于二维超声-三维CT配准的肾脏穿刺定位方法可行性研究

医学影像引导的经皮肾穿刺手术是经皮肾镜取石术中建立手术通道的重要手段,高质量的实时医学图像可以提高术中穿刺精度,减少手术风险。针对自由呼吸下经皮肾穿刺靶点的导航定位问题,该研究提出了一种基于术中二维超声-术前三维CT实时配准的肾脏穿刺定位方法。首先对肾脏轮廓特征的二维超声图像和三维CT图像进行由粗到精的快速配准,然后通过超声探头标定,将配准融合后的图像注册到手术空间,实现穿刺靶点的实时定位。人体腹部模型实验结果表明,超声探头标定均方根误差为0.998 mm,二维超声和三维CT数据配准误差为0.709 mm,平均配准运算时间为1.15 s,最终的平均定位误差为2.265 mm。

基于注意力残差网络的跨模态医学图像配准

针对2D-3D医学图像配准方法时间长且容易陷入局部极值的问题,提出一种将注意力机制与残差网络融合的跨模态图像配准方法,使用深度残差网络自动提取图像特征,预测配准变换参数,在卷积块中嵌入混合域的注意力机制,提高网络对重要特征的关注度。根据变换参数的特点,设计分组回归的方式提高配准精度。实验结果表明,上述方法预测位移误差均值为0.07mm,角度误差均值为0.04°,优于其方法;配准时间仅需40ms,远低于传统方法。所提配准方法避免了传统方法循环迭代的过程,有效提高配准效率,满足医学图像配准的实时性和精度需求。

改进互信息与图像金字塔相结合的二维与三维图像配准方法研究

目的探讨改进互信息与图像金字塔相结合的二维-三维配准方法的价值。方法将3次B样条曲线的连续图像表示与Parzen直方图估计融合到该算法中,以胸腔作为研究对象,通过数字重建放射影像生成的正交位的模拟X线图和与其本身进行一定变换后的图像进行配准实验,观察配准精度和时间。结果经过50组对照试验得出本方法相较于传统配准方法在x、y轴向上的位移精度分别提高了53.39%、21.33%,配准时间缩短了91.93%。相较于近几年的改进算法在x、y轴向上的位移精度分别提高了17.65%、13.79%,并将配准时间进一步提高了19.64%。结论该方法可以有效提高二维-三维图像的配准精度和效率,且均符合手术过程中图像配准2 mm以内的要求。该方法的高效、准确为临床诊断和放疗自动化提供了有利的信息,同时也为肿瘤位置误差校正和医用机械臂自动摆位奠定了基础。

两种千伏级立体平面图像引导放射治疗系统临床一致性研究

目的:对比研究千伏(kV)级iScout图像引导放射治疗定位系统和射波刀Xsight脊柱追踪系统基于骨骼二维-三维(2D-3D)图像配准算法的临床一致性。方法:选取医院收治的30例行第四代射波刀Xsight脊柱追踪系统治疗的患者临床数据资料,采用配置i Scout系统成像几何参数,生成数字重组透视图像作为配准参考图像,加载Xsight系统影像板投影图像,应用i Scout系统骨骼定位方法实现2D-3D图像配准,计算患者病灶位置偏移。参照Xsight系统定位配准数据,选取3个平移头脚(S/I)、左右(L/R)和前后(A/P),以及3个转角绕头脚(Roll)、绕左右(Pitch)和绕前后(Yaw)3个方向共6个自由度作为评价参数,记录并对比两个系统的配准结果。结果:获取30例患者数据资料生成的分别由A、B投影图像构成564组投影图像,分析记录Xsight系统和iScout系统配准结果的差值,S/I、L/R和A/P的3个平移结果的差值分别为(0.100.24)mm、(-0.060.32)mm和(0.110.21)mm;Roll、Pitch和Yaw的3个转角结果的差值分别为(-0.010.35)、(0.070.23)和(0.010.24)。散点分布图显示两个系统6个自由度定位配准结果差值集中分布在0.5之间。结论:iScout系统与Xsight系统均基于kV级X射线2D-3D图像配准立体定位引导技术,临床比对结果一致性好。

体部伽玛刀图像引导技术的发展

体部立体定向放射治疗(SBRT)是立体定向放射外科(SRS)技术和临床应用的自然延伸,是一种在精确图像引导下的大剂量低分次的放射治疗方法。体部伽玛刀是中国自主研发的创新放疗设备,把伽玛射束治疗从头部延伸至体部。在近15年的技术发展和临床实践中,体部伽玛刀沿用了传统的体部框架定位模式,由于缺少足够定位精度,限制了其作为SBRT设备在临床上的广泛使用。近年来,图像引导定位技术开始应用于体部伽玛刀,将为体部伽玛刀SBRT规范治疗开启崭新一页。本文介绍了体部伽玛刀图像引导定位的原理、方法、试验和初步应用。