专利名称：一种ct或mri图像的矫正和靶点定位方法
技术领域：
本方法用于医学影像的后处理，通过对原CT或MRI三维坐标的坐标转换，对图像 进行调整，矫正和靶点计算，以指导临床操作。
背景技术：
CT或MRI影像可以认为是一个CT或MRI值的矩阵，其中每个值代表一个像素，而 每个像素都对应着一个固定的三维坐标。CT或MRI的后处理工作站尽管非常丰富，但由于 技师的操作、病人的体位等原因，CT或MRI影像多数都不够标准。目前还没有一种比较简 单易行的方法根据临床需要来进行CT或MRI图像矫正和靶点定位。
发明内容
为了弥补目前CT或MRI后处理系统在图像矫正和靶点定位的不足，本发明提供了 一种简单易行的数学转换方法，可对CT或MRI图像进行精确的图像矫正，并可获得所需靶 点和所设原点的三维关系，从而指导临床操作。CT或MRI工作站中的三维重建图像里，任何一个点都有一个固定的三维坐标值， 其三维坐标系是CT或MRI机固定不变的。本方法根据临床需要或标准图像定位要求，选择 四个点为基准参考点，并根据临床需要设定其中第一个点为坐标原点，第二点位于坐标轴 上，第三点位于坐标平面内，第四个点常为临床医疗操作的目标靶点。对原CT或MRI矩阵 图像进行此新坐标系下的矩阵重排，从而获得新的矫正后的标准CT或MRI图像，和新坐标 系下任何一个靶点的三维坐标值，其三维坐标值更加清楚的反映了任何靶点和所设原点的 三维关系，方便了临床定位和操作。具体的数学转化公式如下已知旧坐标系里的四个点坐标分别为A(Xl，Zl)，B(x2, y2, z2)，C(x3, y3, z3)和 D(x4, y4, z4)。令A点为新坐标系的原点，B点位于新坐标系的x轴正向，C点位于新坐标系 的坐标平面(xy平面)上，下面求出B，C和D在新坐标系里的坐标。在旧坐标系内，四个点之间的距离计算如下 坐标变换前后，四个点的相对位置不变，点与点之间的距离也不变。假定在新坐标系中这四个点的坐标分别变为A(x'1JZ' i)，B(x' 2，y' 2, z' 2),C(x' 3, y' 3，
z' 3)和D(x' 4，y' 4,z' 4)。如果A点为新坐标系的原点，则有x' 1 = : = z' 1 = 0。若B点位于新坐标系的x轴正向，则有y' 2 = 0, z' 2 = 0，<=^§。若(点位于新坐 标系的坐标平面(xy平面)上，则z' 3 = 0，在新坐标系中求^2和配2 ’为AC2 = x；2 + y；2BC2 =(x;-x^)2+y；2⑴上面两式相减，可得 得到x' 3后代入式(1)，可得 这样可求出C点的坐标。在新坐标系中求X52、552和而2,为 (3)减去(2)可得 (4)减去(2)，再代入x' 4，可得 把x' 4和7' 4代入(2)，可得 z ‘ 4的正负应由D点坐标得求。如果为正，z ‘ 4为正，
如果为负，z' 4为负。这样，旧坐标系里的四个点(Xl，yi,Zl)，(x2，y2, z2)，(x3，y3, z3)禾口(x4，y4, z4)就 通过坐标变换变为了新坐标系里坐标为(X’ ”y，i)，(x’ 2，y’ 2，z’ 2)，(x’ 3，y’ 3，z’ 3) 和(x’ 4，y’ 4，z’ 4)的四个点。通过这四个点的转换，已经确定了两个坐标系之间的转换关 系。如果任意给定一个旧坐标系中点的坐标，可求出它在新坐标系中的坐标。旧坐标系里任意一点？(1，7，2)，转换到新坐标系中变为(x’，y’，z’)。这种转换 关系可以用矩阵表示为
(2)
(3)
(4)
这12个变量后，再带入到式(5)，就得到新旧坐标变换的 利用以上A、B、C、D四点的新旧坐标，可求出
^12 3-13 a21 a22 a22 -a2i a32
转换关系(5)就可用于求任意一个旧坐标系里的点在新坐标系里的坐标c
这两个矩阵里的12个变量，把A、B、C、D四点的新旧坐
标分别带入到上面的关系式里，得X'i = anXi+auyi+a^Zi+bi
y'1 = a21Xl+a22yi+a22Zl+^2
z'i = a31x1+a32y1+a33Z1+b3
X'2 = ailX2+ai2y2+ai3Z2+bl
y'2 = a21X2+a22y2+a23Z2+b2
z'2 = a31x2+a32y2+a33Z2+b3
X'3 = a11X3+a12y3+a13Z3+b1
y'3 = a21X3+a22y3+a23Z3+b2
z'3 = a31X3+a32y3+a33Z3+b3
X'4 = aiix4+a12y4+a13z4+b1
y'4 = a21X4+a22y4+a23Z4+b2
z'4 = a31X4+a32y4+a33Z4+b3
在以上所列的方程组中，
是已知量，12个方程可求出12个变
量，求解的公式为 把旧坐标带入上式的；中，就能求出新坐标系下的坐标p'j。有益效果经过转化后，能够得到定位层面精准的CT或MRI影像资料，并且可对临 床医疗需要的病灶靶点定位，为医疗操作提供帮助。比如在神经外科，如设定第一点为病灶 侧外耳门为原点，第二点为病灶侧眼外眦，第三点为另一侧外耳门，第四点为病灶，经此转 化后，可获得病灶的有临床意义的新三维坐标定位值，以指导临床神经外科手术定位。
权利要求
一种在CT或MRI工作站中得到图像的方法，利用原图像的三维坐标和像素一一对应，使用坐标转换的方法，对该矩阵进行重新排列，从而得到被矫正和靶点定位的CT或MRI图像，其特征在于在原CT或MRI重建图像上，每个点的原三维坐标值已知，根据需要选定四点，并选择其中一点为新坐标系原点，一点位于新坐标系的坐标轴上，一点位于新坐标系的坐标平面内，第四点为空间任意点，通常为临床所需靶点。由于新旧坐标系下四点的相对位置固定，可得到新旧坐标系间的坐标转换关系，从而获得矫正的CT或MRI图像，并可通过该转换关系获得矫正后的图像里任何一个靶点在新坐标系里的三维坐标值。
2.如权利要求1所述的得到图像的方法，其特征在于所述的坐标变换是通过式(1)进 行变换 (1)其中χ' ,1'，Z'是转换后的新坐标系下的三维坐标值， X，1，Z是原坐标系下的三维坐标值，Bij和bj为坐标变换关系中的系数，通过选定四点在新旧坐标中的坐标值可以求出，i 1，2，3，j 1，2，3 ο
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于坐标变换系数=1，2，3，j = 1,2, 3)通过四个选定点A、B、C、D在新旧坐标中的坐标值得到，aij和b」(i = 1,2,3, j = 1,2,3) 的值通过式(2)确定 其中，(x' i;y' z' D和(Xl，yi，Zl)分别为A点在新、旧坐标系中的坐标，(x' 2， 1' 2，Z' 2)和(x2，Y2, z2)分别为B点在新、旧坐标系中的坐标，(x' 3，y' 3，z' 3)和(x3，y3，z3)分别为C点在新、旧坐标系中的坐标，(x' 4，y' 4， ζ' 4)和(x4，y4，Z4)分别为D点在新、旧坐标系中的坐标。
4.如权利要求3所述的新旧坐标值得到坐标变换系数^IPbj(i = 1，2，3，j = 1,2,3) 的方法，其特征在于所述的四个点是在旧坐标系中任意选定的不在同一平面内的四个点， 并选择其中一点A为新坐标系原点，一点B位于新坐标系的坐标轴上，一点C位于新坐标系的坐标平面内，第四点D为空间任意点，在新旧坐标系内，四个点的相对位置是固定的，点 与点之间的距离是固定的，在旧坐标系内，四个点之间的距离可利用式(3)得出 则A、B、C、D四点在新坐标系中的坐标分别为A点坐标为(0，0，0) ；B点坐标为0，0);C 点坐标为(x' 3，y' 3，0)，其中 D点坐标为(x' 4，y' 4,z' 4)，其中 z' 4的正负应由D点坐标得求。(XixX^) 还如果为正，z ‘ 4 为正，(ABx AC).AD如果为负，z' 4为负。
全文摘要
一种在原CT或MRI图像上，以坐标转换为基础的图像矫正和靶点计算方法。它是在CT或MRI后工作站中，在CT或MRI三维重建图像上为基础，且图像上每个点都有已知的三维坐标值。根据临床需要或标准，选择四个点，令其中第一点为坐标原点，第二点位于坐标轴上，第三点位于坐标平面内，第四点为空间任意点，通常为临床所需的靶点。通过此四点，可得出需要的靶点的三维坐标值，并且可获得矫正的CT或MRI图像，以指导临床手术。
文档编号A61B6/03GK101872470SQ20101019704
公开日2010年10月27日 申请日期2010年5月30日 优先权日2010年5月30日
发明者李滨, 范振增, 谢丽, 郭志军 申请人:李滨