CT/MR-CBCT图像配准融合软件库的开发

需求的背景和应用场景

在现代医疗手术中，尤其是涉及复杂解剖结构或精准定位的手术，医生对术前规划与术中导航的精度要求极高。目前，术前通常采用CT（计算机断层扫描）或MR（磁共振成像）获取患者的高精度三维图像，以进行详细的病情分析与手术规划。然而，手术过程中，由于患者体位变化、组织形变等因素，术前图像往往无法直接用于术中导航。CBCT（锥形束CT）技术能够在手术室内快速获取患者的二维或三维图像，实时反映患者当前状态，但其图像质量与分辨率相较于术前CT/MR图像有所不足。 因此，开发一套能够实现术前CT/MR三维图像与术中CBCT二维和三维图像空间配准和融合显示的软件库显得尤为重要。该软件库将帮助医生在手术中实时获取融合了高精度术前图像与实时术中图像的综合视图，提高手术的精准度与安全性，特别是在神经外科、骨科、肿瘤外科等领域具有广泛的应用前景。

要解决的关键技术问题

1. 图像配准算法：研发高效、准确的图像配准算法，能够处理不同模态（CT、MR、CBCT）之间的图像差异，包括分辨率、对比度、噪声等，实现空间上的精确对齐。
2. 融合显示技术：设计直观、易用的融合显示界面，使医生能够同时查看并对比术前与术中的图像信息，支持多维度（如轴位、冠状位、矢状位）的切换与融合程度调节。
3. 实时性能优化：确保软件库在处理大规模图像数据时的高效性，特别是在术中需要快速响应的场景下，减少计算延迟，保证实时性。
4. 兼容性与扩展性：构建模块化的软件架构，便于后续集成其他成像模式（如PET、SPECT）及与不同医疗平台（如手术机器人、导航系统）的对接与扩展。
5. 安全性与合规性：确保软件库的开发符合医疗软件的安全标准与法规要求，保护患者隐私数据，确保数据的安全传输与存储。

效果要求

• 精准度提升：通过高效的配准算法，实现术前与术中图像的高精度融合，提高手术导航的准确性，降低手术风险。
• 操作便捷性：提供直观的用户界面与操作流程，使医生能够快速上手，减少学习成本，提高手术效率。
• 兼容性与灵活性：软件库应具备良好的兼容性，能够适配多种医疗设备与成像模式，同时保持高度的可扩展性，为未来技术的集成留下空间。
• 创新性：在图像配准与融合显示技术上取得突破，形成独特的技术优势，提升医院与医疗机构的手术水平与竞争力。
• 安全性保障：确保软件库的安全性与合规性，保护患者隐私，为医疗数据的合法使用提供坚实保障。