点与体积变化下多种可变形图像配准算法的评估
医学物理
2015-03-13 v1
摘要
可变形图像配准（DIR）的精度在放射治疗计划中具有显著的剂量学影响。我们利用变形点与体积的变化评估了多种DIR算法的精度。首先使用虚拟变形QA软件（ImSimQA, Oncology System Limited, UK）生成参考图像（Iref）与参考体积（Vref）。我们通过变形点的轴向移动对Iref进行变形，并根据变形类型对Vref进行变形：变形1为增大Vref（松弛），变形2为减小Vref。由ImSimQA软件获取的变形图像（Idef）与变形体积（Vdef）使用DIR算法反向变形至Iref与Vref。结果，我们从Idef得到变形后图像（Iid），从Vdef得到变形后体积（Vid）。所使用的DIR算法包括基于MATLAB的可变形图像配准与自适应放疗工具包（DIRART）的Horn Schunk光流（HS）、迭代光流（IOF）、改进Demons（MD）与快速Demons（FD）。Iref与Iid之间的图像相似性采用归一化互信息（NMI）与归一化互相关系数（NCC）指标计算。当变形点移动距离为4 mm时，所有DIR算法的NMI值均高于1.81，NCC值均高于0.99。当Vref增减约12%时，无论变形类型如何，Vref与Vid之间的差异均在5%以内。除MD算法外，变形1的Dice相似系数（DSC）值均高于0.95。对于变形2，所有DIR算法的DSC值均高于0.95。Idef与Vdef未能完全恢复至Iref与Vref，且DIR算法的精度随变形程度不同而有所差异。因此，应针对预期应用验证DIR算法的性能。
引用
@article{arxiv.1503.03622,
title = {Evaluation of various Deformable Image Registrations for Point and Volume Variations},
author = {Su Chul Han and Sang Hyun Choi and Seungwoo Park and Soon Sung Lee and Haijo Jung and Mi-Sook Kim and Hyung Jun Yoo and Young Hoon Ji and Chul Young Yi and Kum Bae Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.03622},
year = {2015}
}