CT图像引导脊柱外科配准方法研究.pdf

第 24卷 第 4 期 深圳大学学报理工版 Vol24 No4 2007年 10月 JOURNAL OF SH EN ZH EN UN IV ER SITY SC IENCE AND EN GIN EER IN G O ct 2007 文章编号 : (2007) C T 图像引导脊柱外科配准方法研究 1, 2 2 1, 3 贾富仓 , 李修往 , 陈思平 ( 1. 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院 , 杭州 310027; 2. 深圳安科高技术股份有限公司 , 深圳 518067; 3. 深圳大学信息工程学院 , 深圳 518060) 摘 　要 : 提出一种用于 CT图像引导脊柱外科系统中 , 把患者物理坐标系和术前 CT 图像坐标系进行精 确配准的方法. 根据临床实际情况 , 在不依赖激光定位系统的条件下 , 先从图像和脊椎骨上选择三对对应 点配准 , 得到一个初始稳定解 ; 再通过阈值分割得到脊椎骨的表面点云 , 在初始解基础上 , 从脊椎骨表面 选取更多点进行迭代最近点优化. 应用共线性避免选点带来的初始配准误差 , 保证配准的可靠性 , 通过线 性距离图提高配准速度. 实验结果表明 , 该方法可在低成本条件下 , 实现精确便捷配准. 关键词 : 图像配准 ; 迭代最近点; 共线性 ; 距离图; 图像引导脊柱外科 中图分类号 : TP 39 14 1; R 3 19　　　　文献标识码 : A 　　在脊柱外科中 , 应用椎弓根系统固定技术治疗 进行配准则容易导致较大误差 , 不能应用于实践. 颈椎 、胸椎与腰椎骨折已成为一种常用的外科手术 现有商业导航系统一般采用骨性标志点进行对 方法. 但由于颈椎 、胸椎与脊髓 、血管及神经非常 应点配准或采用激光定位探测器进行点云配准. 骨 接近 , 手术风险较高. 近年来 , 随着医学成像技 性标记点指脊椎骨上易识别的特征点 , 采用骨性标 术 、计算机技术及光学精确定位技术的进步 , 通过 志点配准相当于标记点配准 , 难以精确识别骨性标 图像引导脊柱外科手术已成为脊柱外科手术的重要 记点 , 配准误差大. 点云配准指激光定位探测器发 发展方向[ 12 ] . 目前常见的图像辅导脊柱外科手术 射激光到骨表面并反射 , 通过计算返回时间得到骨 多采用 C 型臂透视二维图像导航 , 通过术中多次成 表面上每一点的深度距离信息 , 然后与骨表面点自 像定位. 但由于骨科医生识别二维透视图像中的颈 动配准 , 如德国 B rainLAB 公司 V ectorV ision 系统 , 椎与胸椎骨时 , 易受肋骨投影影响 , 在较小椎骨和 采用 Ztouch 激光定位仪不接触扫描外表面特征明 严重畸形的椎 弓根部位难以确定植入位置和角度 , 显的部位多达 200 多个点 , 然后和外表面进行配 而三维计算机 断层扫描成像术 ( compu ted tomo 准 ; 美国 M edtron ic s 公司 StealthStation