[發明專利]小動物多模態醫學影像配準及融合系統

有效

• 申請號: 201410820738.2
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104517293A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 羅守華;楊晶;李光;顧寧
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/50
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明屬于多模態醫學設備圖像配準及融合技術領域，具體涉及獨立的臨床或實驗小動物多模態醫學影像配準及圖像融合系統。

背景技術

目前，多模態醫學成像在臨床工作中主要用于腫瘤、心血管系統、神經系統等方面的疾病中，而在科學家對某種疾病的認識和研究過程中，動物模型的建立對于了解疾病相關發病機制、演變過程及治療領域的新藥研發和療效監測等都具有不可替代的重要作用，因此多模態醫學成像在小動物領域的研究也逐步展開。

但專用小動物多模態醫學成像設備價格不菲，且在操作和維護上較為復雜，因此限制了多模態醫學影像設備在小動物臨床和科研上的大范圍應用。解決方案是采用獨立的小動物醫學影像設備，將采集的圖像進行融合。目前，獨立的醫學影像設備間圖像融合的解決方案主要分為以下兩種：一、基于硬件的改造。二、基于軟件的圖像融合，該方法主要基于標記物的空間匹配來實現不同設備間圖像的融合。標記方法又可以分為體內標記(有創)和體外標記(無創)。

目前常用的醫學影像設備按成像內容可以分為解剖結構成像和功能性成像兩大類。解剖結構成像設備主要對組織結構進行成像，主要包括：超聲、X線、計算機斷層成像(CT)、核磁共振成像、數字減影等；功能性成像主要對組織代謝信息進行成像，主要包括：單光子發射成像(SPECT)、正電子發射斷層成像(PET)、功能磁共振成像(fMRI)等。不同成像手段各有所長。如CT對于骨骼成像清晰，MRI對于軟組織成像更為清晰等。由于科研需求，一種獨立的顯像設備并不能為動物疾病模型提供足夠精確、全面的信息。如小動物PET成像系統獲取的PET圖像不能夠為動物模型提供更精確的空間定位，而CT圖像對骨骼進行清晰的成像，為小動物PET提供更為精確的空間定位，所以需要引進一臺小動物活體CT，并將活體CT系統采集到的小動物圖像和PET圖像進行融合。由于硬件的改造成本高，風險大，且針對小動物疾病模型的研究不宜采用有創標記。又由于傳統的體外點標記的方法在點源的制作標記方面較為復雜，操作帶來的誤差較大，故本文提出一種新的解決方案，基于簡單的體外標記(無創)、空間配準的軟件融合方法，將分離的醫學影像設備所采集到的圖像進行融合，使得小動物多模態圖像融合獲得理想的結果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種小動物多模態醫學影像配準及圖像融合系統，解決了現有技術中存在的體外標記點難以標記制作，操作過程要求較高，融合效果不理想等缺陷。

為了解決現有技術中的存在的問題，本發明提供的技術方案如下：

一種小動物多模態醫學影像配準及圖像融合系統，所述系統包括用于兩種及兩種以上醫學影像設備間傳輸的小動物床，所述小動物床外側設置有多種醫學影像設備同時顯像的裝置。具體包括以下內容：

1、小動物床的設計制作，按照實驗動物的不同大小，設計不同尺寸的小動物床；

2、小動物床具有兼容性，能夠安裝固定在多種小動物成像設備上進行掃描，且小動物床本身不影響掃描效果；

3、小動物床附有配套固定裝置，能夠固定在掃描設備載物臺上的固定位置，以保證在掃描過程中不會出現位置移動；

4、小動物床配有呼吸門控裝置接口，以減小小動物呼吸對于掃描圖像的影響；

5、小動物床還配有氣體麻醉接口，保證小動物在掃描拍攝過程中處于麻醉狀態，保持原有位置不變；

6、小動物床還配有保溫裝置，能夠保證在長時間掃描拍攝狀態下體溫保持恒定，以確保拍攝圖像質量；

7、小動物床外側(上、左、右、下)固定有4根PVC材料管子，管子內部可注射不同顯像設備的混合造影劑，管子長度上可覆蓋整個成像視野范圍；

8、小動物多模態圖像融合部分。帶有標記的小動物床和小動物在兩種或兩種以上設備上同時顯像。斷層圖像中4根PVC材料管子所確定的點即為用于計算掃描設備空間剛體轉換矩陣的標記點，以標記點的質心位置作為點的標記位置。記設備1斷層圖像上四個標記點分別為A，B，C，D，兩點之間的距離為r1，r2，r3，r4，r5，r6。同理記設備2斷層圖像上四個標記點分別為A’，B’，C’，D’，兩點之間的距離為r1’，r2’，r3’，r4’，r5’，r6’。固定設備1圖像某一層Z，通過變換設備2圖像的層數，來計算尋找ERR值最小的設備2的層數記為Z’。

由于小動物床在擺放的過程中，小動物床重新擺放過程中會存在一定角度的偏轉。這導致對應點的位置并不一定在圖像序列的同一幀，這就需要在確定了對應層對應點之后，二次扭轉進行找點。