3D Slicer下图像的配准与融合（一）单模态图像的配准和融合 - 脑医汇 - 神外资讯

各种成像技术随着计算机技术的飞速发展，确实助力临床医生的诊断及治疗，使广大患者获益，但是，各种成像技术和检查方法都有它的优势和不足，并非一种成像技术可以适用于人体所有器官的检查和疾病诊断，也不是一种成像技术能取代另一种成像技术，它们之间是相辅相成、相互补充的。如CT对骨等密度较高的组织能提供高清晰的图像，MRI对人体软组织的成像具有较高的分辨率，而PET和SPECT则能够提供人体组织或器官的功能性代谢的图像。成像原理的不同造成了某一种成像模式所能提供的图像信息具有一定的局限性，有时单独使用某一类图像难以获得正确的诊断结论。因此，为了提高诊断正确率，需要综合利用患者的各种图像信息。图像配准与融合技术为医学图像的综合利用提供了很好的技术手段。

术前、术后CT

医学影像学的一个明显的发展趋势是利用信息融合技术，将多种医学图像结合起来，充分利用不同医学图像的特点，在一幅图像上同时表达来自人体的多方面信息，使人体内部的结构、功能等多方面的状况通过影像反映出来，从而更加直观地提供人体解剖、生理及病理等信息。

医学图像配准和融合有着密切的关系，特别是对多模态图像而言，配准和融合是密不可分的。待融合的图像往往来自于不同的成像设备，它们的成像方位、角度和分辨率等因子都是不同的，所以这些图像中相应组织的位置、大小等都有差异，若事先不对融合图像进行空间上的对准，那么融合后的图像毫无意义。因此，图像配准是图像融合的先决条件，必须先进行配准变换，才能实现准确地融合。

3D Slicer可实现自动配准与融合

医学图像配准是指对于一幅医学图像寻求一种（或一系列）空间变换，使它与另一幅医学图像上的对应点达到空间上的一致。这种一致是指人体上的同一解剖点在两张匹配图像上有相同的空间位置（位置一致，角度一致、大小一致）。配准的结果应使两幅图像上所有的解剖点，或至少是所有具有诊断意义的点及手术感兴趣的点都达到匹配。单模态图像配准是指待配准的两幅图像是用同一种成像设备获取的。一般应用在生长监控、减影成像等。多模态图像配准是指待配准的两幅图像来源于不同的成像设备，主要应用于神经外科的诊断、手术定位及放疗计划设计等。比如将MRI、CT、DSA等解剖图像与SPECT、PET和EEG等功能信息相互结合，对癫痫进行手术定位。另外，由于MR适于肿瘤组织的轮廓描述而通过CT又可精确计算剂量，因此，在放疗中常需要将二者进行配准。多模态图像配准是医学图像配准的重点研究课题。

配准、融合示意图

医学图像融合（Medical Image Fusion）是指将两幅(或两幅以上)来自不同成像设备或不同时刻获取的已配准的图像，采用某种算法，把各个图像的优点或互补性有机地结合起来，获得信息量更丰富的新图像的技术。

Mimics软件属于半自动或交互配准，基于图像外部或内部特征配准后再融合

按照被融合图像的成像方式不同，可以把融合分为单模融合(mono-modality)和多模融合(multi-modality)。所谓单模融合是指待融合的图像由同一设备获取的。简单地说，就是 CT-CT 或者 MRI-MRI 这种类似形式的融合处理。多模融合是指待融合的两幅或多幅图像来源于不同的成像设备，研究较多的CT 与 MRI图像融合和 CT 与核医学图像的融合都属于此类。

中南大学E3D可实现自动配准与融合

在图像融合处理中，图像配准是图像融合的第一步，也是实现图像融合的先决条件，只有实现了待融合图像的配准，才能实现相应组织之间的融合，如果对应组织的位置有较大的偏差，那么融合的图像是不准确的。只有两幅图像中同一空间位置的像素都对应相同的解剖结构，融合起来的图像才有意义。

不同影像设备，可实现多模态配准与融合，临床应用价值重要

本文主要利用脑出血微创穿刺置管病例介绍3D Slicer下单模态配准与融合的应用方法，单模态属于同一影像设备下不同时间的影像进行配准与融合，其可以回顾性分析术前手术规划与术后的验证，如开颅手术后骨窗的大小、定位与术前血肿、占位的位置关系，引流管与术前血肿的关系等；多模态图像配准才是医学图像配准的重点研究课题，我们将在下章重点介绍多模态影像配准与融合。

一、单模态配准

打开3D Slicer软件应用，在工具栏中找到，点击进入Extension Manager。搜索Elastix，加载安装SlicerElastix。