小動物PET和小動物CT圖像配準(zhǔn)的研究.pdf

1、近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和醫(yī)學(xué)研究的需要，出現(xiàn)了越來越多的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，如X線、CT（電子計算機(jī)斷層掃描）、MRI（磁共振成像）、PET（正電子發(fā)射計算機(jī)斷層成像）、SPECT（單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像）、超聲設(shè)備和熒光分子影像等。不同模態(tài)的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在成像領(lǐng)域的側(cè)重點不同，將反映不同信息的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行有機(jī)融合，則可以提供更為豐富的影像信息。由于多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備價格不菲，且已有的多模態(tài)一體機(jī)尚不能滿足大多數(shù)多模態(tài)圖像融合的需求，

2、因而獲取配準(zhǔn)圖像的通用模式成為了研究熱點。
　　本文以小動物PET和小動物CT圖像配準(zhǔn)為例，研究了多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的通用配準(zhǔn)方法。首先設(shè)計了一種小動物床，對已有體外特征標(biāo)記點配準(zhǔn)方案進(jìn)行了改進(jìn)，將優(yōu)化后的配準(zhǔn)裝置固定在小動物床外側(cè)。載有小動物的動物床可以在不同成像設(shè)備間轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)移和掃描過程中，小動物始終處于麻醉狀態(tài)，故可假設(shè)兩種設(shè)備間采集的圖像符合剛體變換模型。配準(zhǔn)裝置可以在不同成像設(shè)備上顯像，最終在圖像斷層平面呈現(xiàn)為特征標(biāo)記

3、點。通過尋找兩組圖像間相匹配的特征點即可計算空間轉(zhuǎn)換關(guān)系，進(jìn)而將分辨率較低的PET圖像映射到CT圖像空間，實現(xiàn)圖像配準(zhǔn)及融合。
　　上述方案在尋找相匹配特征點的過程中計算量大，同時為達(dá)到一定的配準(zhǔn)精度需要增加特征點的數(shù)量，因而實驗操作和計算的復(fù)雜度大大提高。本文在上述方法思路基礎(chǔ)上，進(jìn)行了深入研究，提出了在兩組圖像空間內(nèi)建立公共參考坐標(biāo)系，以實現(xiàn)圖像配準(zhǔn)的新方案。該方案在小動物床外側(cè)固定兩根相交的特征直線導(dǎo)管，利用特征直線在CT和

4、PET斷層平面形成的特征點，采用直線擬合的方法將特征點序列進(jìn)行直線擬合，可以將特征點尋找過程中所引入的誤差減小。通過兩條特征直線在兩組圖像空間內(nèi)建立的公共參考坐標(biāo)系，即可確定兩組圖像空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而實現(xiàn)圖像配準(zhǔn)及融合。
　　本文對兩種方案的配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了模擬數(shù)據(jù)實驗、體模數(shù)據(jù)實驗以及活體小動物實驗評估。通過目測檢驗和特征點匹配誤差的計算，可知兩種方案均可以實現(xiàn)小動物PET和小動物CT圖像的配準(zhǔn)。新的方案較已有方案具有計算過程更