计算机辅助脊柱手术导航是近年来在国际上发展迅速的一个领域,它对于确定病灶位置、制定最佳手术方案和保证手术成功等都具有十分重要的意义。图像配准是整个导航技术的关键。本文首先介绍了课题研究的意义、医学图像配准的发展,然后对图像配准方法进行分类,并总结了典型的配准方法。其次深入研究基于互信息的医学图像配准方法,并探讨互信息的相关理论和图像配准框架。提出在多分辨率策略下,以Mattes互信息法作为相似性测度,对图像进行刚性变换,1+1演变法进行优化的新配准算法。并对几种不同的基于互信息的方法进行了实验,对比配准结果发现新方法速度更快、精确度更高。在详细分析脊柱解剖结构和实际情况基础上,本文提出了一种新的基于脊柱图谱的分步配准算法。该方法首先对图谱和MR图像进行预处理,利用仿射变换实现全局初配准,然后对椎骨实行分段刚性配准、对脊柱周围的组织作弹性配准,接着对器官作位置配准,最后利用优先级判据组合各配准结果。实验表明该方法配准精度高、稳定性好。