一種基于斷層影像重建的器官的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)斷層影像的處理領(lǐng)域，具體是指一種基于斷層影像重建的器官的 定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 選擇參考系、建立坐標(biāo)系是描述器官形態(tài)結(jié)構(gòu)和預(yù)測器官變化的前提。建立一種 與測試位置、姿態(tài)無關(guān)的器官本體坐標(biāo)系統(tǒng)是有效幫助醫(yī)生實現(xiàn)臨床診斷、手術(shù)規(guī)劃與放 療計劃、病理變化跟蹤等工作的前提。
[0003] 通常儀器的掃描軸是固定的，也就是掃描場的坐標(biāo)系統(tǒng)是固定的，這樣一來，器官 的本體坐標(biāo)系就由受試者測試時位置、姿態(tài)所決定。令人遺憾的是，尚未有能使受試者在不 同測試中保持相同位置、姿態(tài)的辦法，也沒有能使不同受試者擁有相同測試姿態(tài)的措施。事 實上這是無法完成的，因為這是一個哲學(xué)問題：一個人不能兩次跨過同一條河流，一個人也 不可能在兩次測試中保持統(tǒng)一姿勢。
[0004] 因此，建立一種與測試位置、姿態(tài)無關(guān)的器官本體坐標(biāo)系統(tǒng)是決定器官形態(tài)結(jié)構(gòu) 分析和預(yù)測器官變化急待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于斷層影像重建的器官 的定位方法，該定位方法對掃描位置與姿態(tài)無任何依賴，具有定位精準(zhǔn)度高、適用范圍廣的 優(yōu)點。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于斷層影像重建的器官的定位方 法，將斷層影像重建的器官分割成體微元的集合，然后根據(jù)每個體微元在圖像中的坐標(biāo)和 密度得到器官的質(zhì)心，建立一個坐標(biāo)原點在器官質(zhì)心上的本體坐標(biāo)系統(tǒng)，實現(xiàn)器官的位置 定位；求得使所有慣性積同時為零的器官慣量主軸，把器官的慣量主軸作為器官本體坐標(biāo) 系統(tǒng)的坐標(biāo)軸，實現(xiàn)器官的姿態(tài)定位。該方法根據(jù)"器官的質(zhì)心和慣量主軸是唯一的"這一 特征，不僅能夠定量描述基于斷層影像重建的器官的位置，還能定量描述器官的姿態(tài)，實現(xiàn) 斷層影像重建的器官定位的定量化，完善斷層影像定量分析的理論體系。
[0007] 具體的，所述根據(jù)每個體微元在圖像中的坐標(biāo)和密度得到器官的質(zhì)心的計算公式 如下：
【主權(quán)項】
1. 一種基于斷層影像重建的器官的定位方法，其特征是，將斷層影像重建的器官分割 成體微元的集合，然后根據(jù)每個體微元在圖像中的坐標(biāo)和密度得到器官的質(zhì)心，建立一個 坐標(biāo)原點在器官質(zhì)心上的本體坐標(biāo)系統(tǒng)，實現(xiàn)器官的位置定位；求得使所有慣性積同時為 零的器官慣量主軸，把器官的慣量主軸作為器官本體坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸，實現(xiàn)器官的姿態(tài) 定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷層影像重建的器官的定位方法，其特征是，所述根據(jù) 每個體微元在圖像中的坐標(biāo)和密度得到器官的質(zhì)心的計算公式如下：
式中（ΧμΥμΖ。）表示器官的質(zhì)心，η表示器官體微元的數(shù)量，（XpypZi)表示體微元的 掃描位置坐標(biāo)，△ V表示體微元的體積，Pi表示體微元的密度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斷層影像重建的器官的定位方法，其特征是，所述姿態(tài) 定位是計算器官的掃描姿態(tài)與其三個慣量主軸之間的角位移，通過轉(zhuǎn)動來完成定位，具體 步驟如下： (1) 繞X軸轉(zhuǎn)動角度：
式中Σ IiZtji P i Λ V為繞X軸的器官的慣性積：
分別為慣性距； 繞X軸的定位：
式中表示器官掃描后體微元的位置坐標(biāo)表示繞X軸轉(zhuǎn)動α之 后的體微元位置坐標(biāo)； (2) 繞y軸轉(zhuǎn)動角度：
式中Σ XaiZaiPiAV為繞y軸的器官的慣性積，
分別為慣性距； 繞y軸的定位：
式中(xf,zf):表示繞y軸轉(zhuǎn)動β之后的體微元位置坐標(biāo)； (3) 繞ζ軸轉(zhuǎn)動角度：
式中Σ XfsiyfiiPiAV為繞ζ軸的器官的慣性積，
^分別為慣性距； 繞ζ軸的定位：
式中示繞ζ軸轉(zhuǎn)動γ之后的體微元位置坐標(biāo)； (4) 經(jīng)過步驟（1)~（3)處理后，當(dāng)三個角位移不同時為零時再進(jìn)行一次處理，當(dāng)且僅 當(dāng)α=〇，β=〇，γ=〇時完成操作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于斷層影像重建的器官的定位方法，該方法是將斷層影像重建的器官分割成體微元的集合，然后根據(jù)每個體微元在圖像中的坐標(biāo)和密度得到器官的質(zhì)心，建立一個坐標(biāo)原點在器官質(zhì)心上的本體坐標(biāo)系統(tǒng)，實現(xiàn)器官的位置定位；求得使所有慣性積同時為零的器官慣量主軸，把器官的慣量主軸作為器官本體坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸，實現(xiàn)器官的姿態(tài)定位。該方法根據(jù)器官的質(zhì)心和慣量主軸是唯一的這一特征，不僅能夠定量描述基于斷層影像重建的器官的位置，還能定量描述器官的姿態(tài)，實現(xiàn)斷層影像重建的器官定位的定量化，完善斷層影像定量分析的理論體系。
【IPC分類】G06T7-00, G06T7-60
【公開號】CN104680533
【申請?zhí)枴緾N201510095350
【發(fā)明人】范毅方
【申請人】福建師范大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月4日