[發(fā)明專利]分辨率至少為 50μm 在體多模成像檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210353038.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN102871679A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃國(guó)亮;白凈;趙松敏;王同舟;黎新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B6/00
• 分類號(hào): A61B6/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 樓艮基

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在體成像檢測(cè)技術(shù)與科學(xué)儀器裝置結(jié)構(gòu)，特別是提供一種結(jié)構(gòu)靈巧，成本低廉，檢測(cè)分辨率顯著高于現(xiàn)有影像技術(shù)與數(shù)字X光機(jī)、CT、PET醫(yī)療影像設(shè)備的高分辨率在體成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

在體分子影像是醫(yī)學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是從分子細(xì)胞水平檢測(cè)向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化的中間橋梁。常規(guī)臨床醫(yī)學(xué)在體成像檢測(cè)技術(shù)包括數(shù)字X光透視、CT（Computed?Tomography，計(jì)算機(jī)斷層成像）、PET（PositronEmissionTomography，正電子發(fā)射斷層成像）、MRI（Magnetic?Resnane?Iamge，磁共振成像）等，這些儀器不僅價(jià)格昂貴，幾百萬元→幾千萬元不等，而且，在檢測(cè)分辨率、靈敏度等方面還存在較大的缺陷，達(dá)不到少數(shù)細(xì)胞和分子水平的檢測(cè)要求。如，目前臨床醫(yī)療數(shù)字X光透視和CT檢測(cè)的分辨率均在100μm以上，常見基于平板探測(cè)器的分辨率有127μm、139μm、194μm等；在PET在體成像測(cè)量中，由于受晶體條制作工藝的限制，PET檢測(cè)的分辨率目前最好的水平在1mm左右；在MRI在體成像測(cè)量中，由于受磁場(chǎng)強(qiáng)度和頻率的限制，MRI檢測(cè)的分辨率目前最好的水平也在1mm左右。光學(xué)在體成像以Xenogen公司的小動(dòng)物在體可見光熒光檢測(cè)儀器為代表，價(jià)格依然比較昂貴，200萬→300萬元左右，由于受組織散射的影響，檢測(cè)分辨率隨著組織深層散射影響而逐漸降低，也是在1mm左右，遠(yuǎn)不及光學(xué)顯微成像的分辨率。常見在體分子影像的測(cè)試樣本包括人體、小動(dòng)物、模式生物（如線蟲）等。?

隨著在體成像檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，尤其是應(yīng)用于少數(shù)細(xì)胞和分子水平的疾病早期診斷檢測(cè)，100μm以上分辨率的在體成像系統(tǒng)根本無法滿足使用要求，非常有必要對(duì)現(xiàn)有數(shù)字X光透視、CT、PET、MRI以及光學(xué)在體成像方法等進(jìn)行創(chuàng)新研究，提高其在體成像檢測(cè)的分辨率。同時(shí)，可以發(fā)明新的旋轉(zhuǎn)掃描探測(cè)結(jié)構(gòu)代替常規(guī)CT、PET、MRI上采用的環(huán)形探測(cè)器結(jié)構(gòu)，可以大幅度降低檢測(cè)系統(tǒng)的硬件成本。?

圖像融合（Image?Fusion）是指將多源信道所采集到的關(guān)于同一目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過圖像處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后綜合成高質(zhì)量的圖像，以提高圖像信息的利用率、改善計(jì)算機(jī)解譯精度和可靠性、提升原始圖像的空間分辨率和光譜分辨率，利于監(jiān)測(cè)。圖像融合由低到高分為三個(gè)層次：數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)融合、決策級(jí)融合。?

數(shù)據(jù)級(jí)融合也稱像素級(jí)融合，是指直接對(duì)檢測(cè)傳感器采集獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而獲?得融合圖像的過程，它是高層次圖像融合的基礎(chǔ)，也是目前圖像融合研究的重點(diǎn)之一。這種融合的優(yōu)點(diǎn)是保持盡可能多的現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)，提供其它融合層次所不能提供的細(xì)微信息。像素級(jí)融合中有空間域算法和變換域算法，空間域算法中又有多種融合規(guī)則方法，如邏輯濾波法，灰度加權(quán)平均法，對(duì)比調(diào)制法等；變換域中又有金字塔分解融合法，小波變換法。其中的小波變換是當(dāng)前最重要，最常用的方法。?

在特征級(jí)融合中，保證不同圖像包含信息的特征，如紅外光對(duì)于對(duì)象熱量的表征，可見光對(duì)于對(duì)象亮度的表征等等。決策級(jí)融合主要在于主觀的要求，同樣也有一些規(guī)則，如貝葉斯法，D-S證據(jù)法和表決法等。?

融合算法常結(jié)合圖像的平均值、熵值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、平均梯度。平均梯度反映了圖像中的微小細(xì)節(jié)反差與紋理變化特征，同時(shí)也反映了圖像的清晰度。目前對(duì)圖像融合存在兩個(gè)問題：最佳小波基函數(shù)的選取和最佳小波分解層數(shù)的選取。圖像融合技術(shù)在多源數(shù)據(jù)重建中廣泛使用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種X光透視、CT、PET多模信息融合的高分辨率在體成像系統(tǒng)，使X光透視、CT、PET的數(shù)字化空間成像檢測(cè)分辨率達(dá)到50μm或更高的分辨率，結(jié)構(gòu)靈巧，成本低廉，可以廣泛應(yīng)用于包括人體醫(yī)學(xué)影像、小動(dòng)物分子成像檢測(cè)在內(nèi)的在體成像應(yīng)用中。?

本發(fā)明的特征在于，包含一種用于實(shí)現(xiàn)X光透視、CT和PET多模融合的高分辨率成像系統(tǒng)，由一個(gè)PET核素成像單元，一個(gè)X射線成像單元，一個(gè)CT成像單元，一個(gè)放置測(cè)試樣本的旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)，一個(gè)多軸運(yùn)動(dòng)控制器，一個(gè)多通道信號(hào)采集處理器，一個(gè)連接多軸運(yùn)動(dòng)控制器和多通道處理器的計(jì)算機(jī)，以及一個(gè)多模融合在體成像的圖像處理顯示軟件。以旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)中放置的測(cè)試樣本（小動(dòng)物）為中心，所述的PET核素成像單元、CT成像單元、X射線成像單元分布在該旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)的四周，共用一個(gè)多通道信號(hào)采集處理器。?