基于有限單元方法的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù).pdf

1、由于剛體配準(zhǔn)的局限性,非剛體配準(zhǔn)的研究逐步得到重視,結(jié)合圖像灰度信息以外的其他信息的配準(zhǔn)技術(shù)在非剛體配準(zhǔn)方法中具有較好的應(yīng)用前景,其中形變模型為目前研究熱點(diǎn).有限單元方法作為形變模型的一種被引入進(jìn)行研究.對(duì)于線性各相同性彈性體,我們認(rèn)為其形變符合虎克定律,在醫(yī)學(xué)圖像中我們同樣也可以認(rèn)為諸如腦組織等線性各向同性彈性組織在醫(yī)學(xué)圖像上的形變滿足彈性形變的一般規(guī)律.在論文所陳述的方法中,除了彈性體組織的形變能量,器官圖像的幾何信息等因素也被引入

2、到方法中,提高了對(duì)大變形等情況的醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)效果.我們實(shí)現(xiàn)了基于Delaunay三角化方法的網(wǎng)格生成器以及基于Marching Cubes方法思想的網(wǎng)格生成器,應(yīng)用于生成具有合格質(zhì)量的網(wǎng)格.SNAKE方法被用于獲得形變區(qū)域的邊界,然后通過(guò)離散化邊界的方法向邊界內(nèi)部分構(gòu)造三角形條帶,直到將整個(gè)區(qū)域三角化.每個(gè)三角形都被稱為一個(gè)有限單元,各個(gè)單元有其單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧?jié)點(diǎn)載荷矩陣,為了保持整個(gè)變形區(qū)域上的連續(xù)條件,相應(yīng)的單元矩陣必須總成到

3、整體結(jié)構(gòu)剛度矩陣以及整體節(jié)點(diǎn)載荷矩陣.對(duì)整體矩陣的求解可得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移參數(shù),從而可以利用映射關(guān)系得到單元內(nèi)其余像素的位移.基本的有限單元配準(zhǔn)方法具有一定的局限性,主要在于對(duì)形變區(qū)域的大形變不敏感,該文采用位移邊界條件加以解決,另一種方法為在粘滯流體模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合有限單元方法的幾何邊界條件,計(jì)算出作用到各個(gè)單元上的內(nèi)力分量,然后求取有限單元方法的單元?jiǎng)偠染仃囈约皢卧?jié)點(diǎn)載荷矩陣,從而得到進(jìn)行有限單元方法計(jì)算前的預(yù)測(cè)校正結(jié)果,一定程