基于多模图像配准的颅内电极定位方法

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在癫痫外科治疗中,植入式长程颅内电极监测已成为一项重要的“金标准”技术。颅内电极记录脑电图能够避免头皮、颅骨的影响和肌电、身体活动等因素的干扰,检测出脑深部皮层的电活动,图形分辨率高,干扰和伪差极少,可以精确定位致痫灶。在颅内电极植入后,为了能够准确的建立电极与致瘸灶之间的联系,就必须知道电极的准确位置。目前,临床上主要通过观察电极埋置术后头颅正、侧平片,术后CT断层图像,以及术中拍摄的电极埋置照片来进行颅内电极定位,但这些方法只能大致地确定颅内电极的位置,尚不能满足精确定位的要求。   笔者基于VC++平台和医学图像配准工具包ITK以及可视化工具包VTK,设计了一种颅内电极定位系统,可在二维及三维空间中对颅内电极进行定位,并对定位结果进行显示。本文主要完成了以下两方面工作:   1、应用医学图像配准工具包ITK,对同一断层颅内电极埋置术前头颅MRI图像和术后头颅CT图像进行配准,将术后CT图像中的电极,提取并融合到术前的MRJ图像上,通过在MPI图像中显示电极,建立颅内电极与大脑解剖结构的位置联系。   2、应用可视化工具包VTK,对电极埋置前的头颅MPI图像序列和电极埋置后的CT图像序列进行三维重建,并在三维空间中,应用基于基准点的图像配准方法对两套体数据进行配准,将CT图像中的颅内电极映射到分割后的三维MRI脑皮层图像中,并进行显示,完成颅内电极在三维空间的定位。   本文的创新点主要有以下两个方面:   1、本文设计的电极定位系统,能够同时完成在二维和三维空间的电极定位和显示。用户可以应用三维定位模块完成电极在脑皮层图像上的定位,明确电极与脑沟回的位置关系,并应用二维定位模块对用户抽取的感兴趣断层进行电极定位,同时观察电极埋置前后脑组织的影像学表现,确定患者是否有和致痫灶相关的病变或异常。   2、在二维空间的电极定位中,对于解剖结构较为模糊、噪声较大的断层,先采用同序列的一对纹理清晰的CT和MRI断层图像配准的结果作为初始转换参数,在此转换基础上再进行配准,微调转换参数,以减少操作时间,提高定位准确度。   本文设诗的颅内电极定位系统,综合两种空间维度的电极定位信息,建立了一个较为完善的颅内电极与大脑解剖结构的位置联系。经过对两种空间维度的配准结果和颅内电极定位的评估,证实多模医学图像配准对颅内电极定位较为准确,能够为医生提供更加直观和完善的信息。
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