Image registration of liver dynamic contrast-enhanced computed tomography (DCE-CT) is crucial for diagnosis and image-guided surgical planning of liver cancer. However, intensity variations due to the flow of contrast agents combined with complex spatial motion induced by respiration brings great challenge to existing intensity-based registration methods. To address these problems, we propose a novel structure-aware registration method by incorporating structural information of related organs with segmentation-guided deep registration network. Existing segmentation-guided registration methods only focus on volumetric registration inside the paired organ segmentations, ignoring the inherent attributes of their anatomical structures. In addition, such paired organ segmentations are not always available in DCE-CT images due to the flow of contrast agents. Different from existing segmentation-guided registration methods, our proposed method extracts structural information in hierarchical geometric perspectives of line and surface. Then, according to the extracted structural information, structure-aware constraints are constructed and imposed on the forward and backward deformation field simultaneously. In this way, all available organ segmentations, including unpaired ones, can be fully utilized to avoid the side effect of contrast agent and preserve the topology of organs during registration. Extensive experiments on an in-house liver DCE-CT dataset and a public LiTS dataset show that our proposed method can achieve higher registration accuracy and preserve anatomical structure more effectively than state-of-the-art methods.


翻译:肝脏动态对比增强计算成色成像(DCE-CT)的图像登记对于肝癌的诊断和外科手术规划至关重要。然而,由于对比物剂的流动以及呼吸引发的复杂空间运动而导致的强度变化,对现有基于强度的登记方法提出了巨大挑战。为了解决这些问题,我们建议采用新的结构认知登记方法,将相关器官的结构信息与分解引导的深层登记网相结合。现有的分解指导登记方法仅侧重于对口器官内部的体积登记,而忽视其解剖结构的固有特征。此外,由于对比物的流动,在DCE-CT图像中并不总是能够提供这种配对器官的分解。不同于现有的分解制登记方法在线和表面的等级几何角度上提取结构性信息。随后,根据抽取的结构信息,在前方和后方畸形领域同时构建和设置结构约束。所有可用的器官分解,包括未调节的器官特征,都可以充分利用这种配对器官的分解方法,而不是由于对比物剂的流动,因此,在DCE-CT图像结构的更高层次的登记方法中,可以有效地利用这种系统,从而避免对上进行高层次的磁性的数据登记,从而保持了对立的系统,从而可以对立系统进行数据注册,从而对立,从而可以对立系统进行高的中央数据注册,从而可以对立,对立,对立,对立,对制数据系统进行更精确地进行更精确地进行数据注册,从而可以对立,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对制数据注册,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对立,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对地,对</s>

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