3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

作者简介:张广柱 陆军总医院附属八一脑科医院五病区

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导言  

3Dslicer三维重建功能的特点是简单易上手,自主和功能强大。但是深入做,却有一定的难度。我一直在摸索最为准确的术前计划方法,以指导我进行手术,笔者认为3Dslicer应该是术者必备的软件,而不是依赖别人去做。特别是对于神经外科,术前的预测性显得格外重要。既然有Slicer这样的软件,我们是可以做到毫米级别的重现。那么摆在我们面前的首先是配准(Affine)问题。即使参考了官网的精确配准(Rigid Registration)的教程,按照其一步步来,对我的数据,仍然不能配准的很好,而且结果很可怕,但是如果要理解具体参数的含义,还是要参考官网的说明。如有兴趣可读下基于General Registration的教程:

https://www.slicer.org/wiki/Documentation/Nightly/Modules/BRAINSFit

图像配准的方法很多种,但方法的适用性是有范围的。可以多做尝试,这个方法不行,换一个思路进行。Slicer的开放不仅表现在开源性,更表现在其应用上,为达到一个目标,可谓“条条大路通罗马”,不可拘泥一格。此文,只是对不同时间段的CT数据进行精确配准,采用了先选取ROI(Region Of Interest,感兴趣区),然后对ROI进行配准的方法。此次选择了CT和CTA数据进行配准,目的是CTA减去CT的图像得到血管重建,再和CT的骨质重建一起显示,以得到完美的血管术前计划。

第一步 载入CT和CTA序列,我将其分别定义为Bone和Artery序列。看起来仿佛能直接配准,但从下图箭头标识处可以看出明显不一样。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

第二步 利用CheckerBoardFilter模块将Volume1的Bone和Volume2的Artery进行融合,输出名为Check的Volume后进行查看。

Modules选框中 Filtering菜单下选中CheckerBoardFilter,也可以在搜索框中键入部分字母进行模糊搜索。

Parameter set默认为CheckerBoard Filter,无需更改。

 Checker Pattern默认为2,2,2,修改成4,4,4,是指将不同序列的3D图像融合成4*4*4=64个小格子,混合在一起看效果。

Input Volume 1(输入1)选择Bone。

 Input Volume 2(输入2)选择Artery。

Output Volume(输出)选择Create new Volume as…并命名为Check。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

点击Apply运行后查看输出结果如下图,可见多处骨质不连续,提示需要进行影像的配准,在进行配准前先进行ROI的准备。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

第三步 ROI准备

利用Editor模块中阈值工具ThresholdEffect建立Bone-label和Artery-label,均把阈值区间设定为200~2414(阈值上限不变),下面以Bone为例进行演示。

调出Editor模块。

Master Volume选择Bone。

Merge Volume选择Bone-label(默认)。

选中阈值工具ThresholdEffect。

阈值范围低值填写为200,最大值不变为2414。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

点击Apply运行后可见Bone-label如下图。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

同样操作得到Artery-label。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

第四步 图像精确配准

选中Modules选框中Registration下的General Registration(Brains)模块。

Fixed ImageVolume选择Bone,通常将内容少的Volume作为Fixed(固定不动的)Volume。

 Moving Image Volume选择Artery。

定义变形:SlicerLinear Transform命名为A2B(Artery to Bone)。一般情况下使用线性变形,除非图像差别太大,才会选择BSpline Transform。

选择useCenterOfROIAlign意思是将感兴趣区进行配准。不考虑感兴趣区以外的图像部分。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

勾选Rigid(6 DOF)。

勾选Affine(12 DOF) 。

Masking Option选中ROI。

Masking input fixed定义为Bone-label。

Masking input moving定义为Artery-label。

点击Apply运行并等待配准结束。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

第五步 利用CheckBoard Filter再次进行数据检查。

先回到Subject Hierarchy将已变形的Artery固定下来,利用Harden选项。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

上述步骤也可以在Transforms模块中点击Harden transform实现。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

再次利用CheckerBoardFilter模块将Bone和Artery进行融合,输出名为Check01(区别于Check)的Volume后进行查看。

3Dslicer基于ROI方法的不同时间段CT数据精确匹配

到这一步精确配准教程已结束,我们看一下最后CTA的效果图。

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本文仅代表作者本人观点,仅供参考,如有错误之处,还请批评指正。

文章审校:曹玉福 鹤岗市人民医院神经外科

如想观看本教程的视频,可关注3DSlicer社区公众号后回复“配准”或“PZ”,3DSlicer软件安装及设置请点击下面阅读原文。

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