PROTOTYPE APPS · 工作流程指南

使用 Elastix 在 Dragonfly 中完成三维图像配准

对齐两次 CT 扫描,选择刚性或形变配准,在发布配准图像或变换后的分割标签前检查结果。

图像配准将待移动图像映射到固定参考图像。Prototype Apps 的 Elastix 面板把 Dragonfly Channel 与 elastix 工具连接起来,支持平移、刚性、仿射和 B-spline 变换,也可以串联多个阶段,并在发布前查看结果。

根据分析目标选择变换

如果需要去除样品整体的平移和旋转,应从刚性配准开始。典型用途包括同一样品的重复 CT 扫描,以及数字体积相关(DVC)分析前的参考态与加载态对齐。

仅在分析目标需要时使用局部形变,例如图谱映射或向形状发生变化的数据传递分割。测量材料变形的 DVC 分析前不应做形变配准,否则可能消除本来要测量的位移。

准备输入数据

载入并发布固定与移动 Channel,核对体素尺寸和标定;需要排除背景时选择掩膜 ROI。Elastix 在物理毫米坐标中计算,支持各向异性体素,两幅图像不必具有相同的体素数量。

启用 Prototype Apps 中的 Volume Registration (Elastix),首次安装后重启 Dragonfly。首次使用时,在 Setup 中建立独立的 numpy + itk-elastix 环境。配准会将完整体数据读入内存,大数据建议先裁剪小区域试算。

运行并检查配准

  1. 在 Input & Masks 中选择固定参考、移动 Channel、时间步和可选掩膜。
  2. 从 rigid 变换链开始。跨模态可选 Mattes 互信息;强度可直接比较时考虑 SSD;强度具有线性关系时考虑 NCC。
  3. 在 Preview & Run 中检查运行摘要。如需同步变换分割,可选择 ROI 或 MultiROI,然后运行配准。
  4. 检查实际运行阶段、可用的 RMS 比较以及图像中的结构对应。需要局部形变时可用 rigid + B-spline;网格间距控制形变的空间尺度。
  5. 在 Apply & Export 中发布配准 Channel 或变换后的标签。发布是单独的操作;拟合的变换文件保存在任务文件夹。

理解输出与限制

RMS 衡量的是图像强度差异,不是直接的几何配准误差。尤其在不同模态之间,要检查多个切片中的对应结构。图像形状不允许进行前后 RMS 比较时,面板会显示比较不可用。

ROI 和 MultiROI 标签变换使用最近邻插值。较小的 B-spline 网格能拟合更细的变化,也可能过拟合。保留变换文件和参数记录,便于追溯输入与结果。