一种基于GPU的图元网状结构DRR并行加速算法
2013-08-16贾晓未贾克斌
贾晓未,魏 嵬,贾克斌
(1.CSEDepartment,Universityat Buf falo,SUNY14260;2.北京工业大学 电子信息与控制学院,北京 100124)
计算机辅助导航手术(CAS-Computer Assisted Surgery)系统是计算机图像处理及三维可视化技术、机器人技术、空间三维定位导航技术和临床手术等多学科技术结合的产物。其目的主要是借用计算机技术及设备跟踪模拟手术中涉及的每个过程。计算机辅助手术导航系统在骨科创伤手术微创化进程中有着极其重要的意义。计算机辅助骨外科导航手术(CAOS-Computer Assisted Orthopedic Surgery)通过计算机辅助的术前规划,模拟手术,术中追踪手术器械,引导手术以及术后评估,使得骨科创伤手术更安全,更快速,更准确。其中二维三维配准是系统开发中的一项关键技术。目前二维三维图像配准还处于研究阶段[1],还没有稳定的方法可以应用于临床。在现今存在的配准技术中,基于DRR(DigitallyReconstructed Radiograph)的配准方法使用广泛。其中DRR生成也是配准过程中运算时间最长的一个单元,作为配准过程的中间介质,DRR的生成速度和质量往往对配准的效率和精度有至关重要的影响。
目前在实际二维三维配准应用中,除了CT图与2DX 光片直接利用图片信息的配准[2-4],还有很多应用通过植入器件的在3D和2D空间中的配准实现不同维度下的位置匹配[5-6],植入器件的方法由于其较为明显的外部特征在目前的手术应用中也十分常见。不同于CT数据的Volume结构,植入器件往往以网状结构(Mesh)存储,这种结构相比于Volume结构具有空间的不规则性,因此也给DRR的生成带来了很大的难度,传统的方法在遍历时需要消耗大量时间。……