小動(dòng)物PET和小動(dòng)物CT圖像配準(zhǔn)的研究.pdf

1、近年來，隨著計(jì)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(jì)算機(jī)斷層掃描）、MRI（磁共振成像）、PET（正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像）、SPECT（單光子發(fā)射計(jì)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(diǎn)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(jià)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(diǎn)。
　　本文以小動(dòng)物PET和小動(dòng)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(jì)了一種小動(dòng)物床，對(duì)已有體外特征標(biāo)記點(diǎn)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(dòng)物床外側(cè)。載有小動(dòng)物的動(dòng)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(dòng)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(diǎn)。通過尋找兩組圖像間相匹配的特征點(diǎn)即可計(jì)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(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)及融合。
　　上述方案在尋找相匹配特征點(diǎn)的過程中計(jì)算量大，同時(shí)為達(dá)到一定的配準(zhǔn)精度需要增加特征點(diǎn)的數(shù)量，因而實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)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(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)的新方案。該方案在小動(dòng)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(diǎn)，采用直線擬合的方法將特征點(diǎn)序列進(jìn)行直線擬合，可以將特征點(diǎn)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(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)及融合。
　　本文對(duì)兩種方案的配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了模擬數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)、體模數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)以及活體小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)評(píng)估。通過目測(cè)檢驗(yàn)和特征點(diǎn)匹配誤差的計(jì)算，可知兩種方案均可以實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物PET和小動(dòng)物CT圖像的配準(zhǔn)。新的方案較已有方案具有計(jì)算過程更