81、介入成像：视觉技术解析

介入成像：视觉技术解析

1. 成像配准方法

1.1 基于校准和体积的配准方法

在手术中，为了让不同的成像方式协同工作，有不同的配准方法。基于校准的方法，会借助安装在成像设备上的基准标记，将两种术中成像方式（如内窥镜和超声）统一到一个共同的坐标系中；在机器人辅助手术里，也会利用机器人的运动学参数来实现这一目的。而基于体积的方法，会使用能提供皮下数据的术中成像设备（如超声），并将这些数据与术前数据进行配准，目前这种方法不涉及相机成像设备。

1.2 刚性和非刚性配准

配准方法一般分为刚性和非刚性配准。刚性配准指的是两种数据源之间的转换仅包含旋转和平移。非刚性配准则还考虑了弹性因素，以应对组织变形的情况。比如在软组织配准中，会不断更新初始配准结果，以适应组织变形。持续配准的常用策略是跟踪术中图像中的特征。

1.3 基于点和表面的配准方法

1.3.1 基于点的配准

基于点的配准会使用在相机图像和术前数据集中都能检测到的地标。地标可以是自然存在的，也可以是人工制造的，它们具有明显的特征，便于识别。在配准过程中，需要建立两个数据集之间的点对应关系。如果发生变形或相机移动，这些对应关系也需要更新，比如通过跟踪地标和/或成像设备来实现。可以使用自然或人工地标，对应关系可以手动或（半）自动计算。使用自然地标进行手动配准通常是刚性的，需要使用跟踪指针或仪器来选择术中数据集和术前数据集中的地标，这些地标通常不被跟踪。对于人工地标，通常使用提供体积信息的额外术中成像方式（如术中超声或C型臂）来（半）自动计算对应关系。人工地标的例子包括插入组织中的针状或荧光标记，这些标记可以在相机图像中被跟踪，以保持配准的有效性