利用3D-Slicer校准畸变图像

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作者:王奎重   济南军区总医院 神经外科

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导言

在医学图像扫描和传输过程中,由于CT扫描机身倾斜或MRI梯度线圈不完善等原因,在传输后重建过程中会出现图像畸变。这种重建后图像变形,可能会误导诊断或治疗。本文介绍了利用3D-Slicer对畸变图像进行校准。

1.CT室医务人员为了获得颅脑标准的图像,扫描时机身倾斜与OM线平行,通过CT扫描后传输到pacs系统的图像,通过定位线可以看到平扫图像与定位图片有大约有14°的夹角,该夹角为机器扫描时的倾斜角度α。

利用3D-Slicer校准畸变图像

2.把原始图像导入3D-slicer软件中,矢状位显示图像明显向后上方拉伸。3D重建出的颅骨图像似原始人的颅骨一样额部不发达,该图像与人的真实颅骨相比发生了畸变。

利用3D-Slicer校准畸变图像

3.点击容积图标,显示图像信息。可以看到图片矩阵中的一些偏移数字,记录下这些数字。

利用3D-Slicer校准畸变图像

4.点击转化(Tansforms)图标,新建转换系统。

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5.因为本图像变形与检查床X轴无关,主要是机身倾斜引起,因此通过Y轴Z轴的仿射变换矫正图像,在图中所示的方格中输入第3步记录的偏移数字。详细解释见参考文献。

利用3D-Slicer校准畸变图像

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6.选中图像,点击→,使之进入该转换系统。

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7.可以看到矢状位图像已经与正常颅脑相似。到这一步重建出的图像与实际影像差异不大。

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8.为了得到矢状位更标准的图像,可以进行刚性转换。再选择以左右轴(LR)旋转的角度中输入第1步测量的机身倾斜角度大约-14°,按键盘回车后即可显示矢状位图像不再倾斜。实际上该角度也可以通过矩阵转换公式换算出来,即arccos0.9724=13.5°,arcsin0.2334=13.5°.同样道理,在rotation下面两栏内也可以矫正轴位和冠状位角度问题,不再赘述。

利用3D-Slicer校准畸变图像

9.校准后的图像3D重建可见原来原始人的头颅已经变回现代人的模样。

利用3D-Slicer校准畸变图像

本文中利用3D-Slicer校准的畸变图像与实际比较仍有一定的误差,主要是第5步输入矫正偏移数字时只能输入小数点后两位,不够精确。另外由于重建后空间分辨率等原因也会造成一定的偏差。注意使用mango软件处理的数据用3D-slicer软件打开后在volume内显示的矩阵数据无有关偏移的信息,故无法在转换矩阵中输入相应数据,这需要根据第1步中测量的机身倾斜角度α进行计算,如计算出cosα和sinα值,分别代入第5步中相应的位置。原始DICOM数据使用有些商业软件自动校准畸变图像后偏差可能会更小一些。

参考文献
包志华,汤乐民. 医学图像处理、存档与通信. 北京:科学出版社,2013.

文章审校:曹玉福  黑龙江鹤岗市人民医院 神经外科三病区

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