[發明專利]一種適于超聲-CT/MRI/PET等融合成像的非侵入性標準配準裝置

有效

• 申請號: 201210312521.1
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102824216A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 周翔
• 申請（專利權）人: 周翔
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李高峽

技術領域

本發明涉及一種便于超聲與CT圖像、核磁共振圖像或PET圖像等進行圖像融合開發及臨床應用的非侵入性標準配準裝置。?

背景技術

一、圖像融合技術簡介?

醫學圖像融合技術是當今國內外研究的一個熱點問題。醫學成像包括X射線、超聲、計算機斷層成像(CT)、磁共振(MRI)單光子發射斷層成像(SPECT)、正電子發射斷層成像(PET)、紅外線、數字減影(DSA)、熒光造影等。各種模態的醫學圖像從不同角度反映人體信息，單獨從某一種圖像中無法得到全面的診斷信息。多種圖像如果只依靠醫生的空間構想和推測去綜合判定他們所要的信息，其準確性就會受到主觀影響，更可能有些信息被忽視。?

從上世紀80年代開始，醫學圖像融合開始逐漸引起臨床醫學界的關注。醫學圖像融合是將2個或2個以上醫學成像設備獲得的同一病灶區域的圖像進行匹配和迭合，從而獲得互補信息，增加信息量，使臨床診斷和治療更加準確和完善。醫學圖像融合的目的是結合各種圖像的優勢，減少不確定性，使醫生對病變部位看得更直接，更清晰，從而有利于作出準確的判斷。即出現部分之和大于整體的效果。?

醫學圖像融合的基本思想在上世紀80年代提出，并產生了逐像素加權求平均等一些簡單算法，但效果并不理想。到了90年代，醫學圖像融合開始成為當代醫學圖像領域的前沿課題,并取得了很大進展，對未來的醫學影像發展產生深遠影響，如Laplacian、Gaussian金字塔法、多分辨率濾波法、小波變換法等，帶來了醫學圖像融合技術飛速發展。?

二、圖像融合的關鍵步驟-配準?

醫學圖像融合是一個連續漸進過程，不同的融合方法有不同的操作和處理，但其基本流程和主要步驟大致相同（見圖9）。?

其中，圖像配準的精確度高低直接影響圖像融合的質量。由于圖像源成像模式不同，成像方位、時間、空間分辨率、空間覆蓋域均有差別。故必須首先進行配準。醫學圖像配準是以誤差最小化為原則，將不同圖像歸一化的過程。對待配準的某幅圖像采用一種或幾種空間變換，使其與另一幅待配準圖像上的對應點達到空間上的高度一致。這種一致是指人體同一解剖點在2幅匹配圖像上有相同的空間位置，配準的結果應達到2幅圖像上所有解剖點，至少是有診斷意義，或興趣區的各點都要達到匹配。圖像分辨率越高，細節越豐富，實現點對點意義上的對應難度就越大。?

配準處理一般分成圖像變換和圖像定位2步。第一步：圖像變換。其目的是確保多源圖像像素或體素表達的實際空間域相同，保證多源圖像對同一臟器在空間描畫上的一致性。包括平移、旋轉、定標、反射等處理。常用的基本變換有剛性變換、仿射變換、投影變換、非線性變換等。一般由計算機自動完成，并可進行部分人工修正以提高準確性。第二步：圖像定位。其方法大致有2大類，即基于外部定位法和基于內部特征的體位標記法：基于圖像外部特征的融合：外部特征是指為進行圖像融合處理，專門特制的、附加于患者身體的各種人造標記。這種體外標記在各種融合方式的圖像中均應清晰可見，并能準確檢測到。簡單易行，也易于計算機處理，適用于各種模式的圖像匹配。缺點是外在標記安置要求高，臟器和體表標記間易產生位移誤差。按體表標記安置方式又可分成2種：（1）侵入性外部基準：指固定于患者體內的基準標記物，如立體定位框架、嵌入顱骨的螺絲釘等標記。侵入性標記固定性好，準確性高，但對患者有一定創傷：（2）非侵入性外部基準。指固定在患者皮膚表面的基準標記，如頭罩、面膜、牙套、背帶、框架或框架等，是無創安置。?

三、超聲圖像融合配準的技術困境?

臨床上進行圖像融合成像的實際操作中，CT與核磁圖像之間，或CT與ECT之間的圖像融合所依賴的配準處理手段主要依賴于前述的外部定位法和內部特征定位法。但CT、MRI、PET、SPECT等之間的圖像配準定位的處理基礎相對單純，這是因為這些圖像均是標準的垂直于水平面的軀體某一水?平的整體性橫斷面。在這種標準化的整體性橫斷面前提下進行的圖像配準，實際是使兩種成像技術之間具備了統一的斷面標準起點。因此在這種標準的橫斷面條件下無論是對體內某一標準解剖部位的定位配準還是前述體表標記法均只需要單一的計算機圖像分析技術就可達到準確的圖像配準要求，并且對體外標記的形態無確切嚴格的要求。實際上，在CT，MRI，ECT，PET，SPECT等標準斷面成像技術之間應用到的體表標記物起到目的只是標準定位點，不需要進行面的定位。?

但是，超聲圖像融合技術與前述CT、核磁或PET等彼此之間的圖像融合技術截然不同，存在更高的技術要求，其區別點在于：?