脑功能显像与解剖显像图像融合方法的研究

【摘要】： 研究目的 SPECT脑功能断层图像主要描述脑功能代谢信息，CT脑断层成像主要描述脑解剖形态信息。随着近年脑显像剂的发展，功能性脑显像中迅速、精确、实用地确定解剖位置变得越来越重要、迫切。脑功能显像可探查到脑的血流灌注、代谢、神经受体等功能方面的变化，这些变化可在脑的结构性损伤之前出现，也可在经过治疗脑结构性损伤恢复正常后继续存在，属疾病的病理生理学表现。因此，SPECT对疾病的早期诊断、疗效观察及预后判断有极高的价值。但是，SPECT核素脑成像是一种功能性成像，空间分辨率差，不能显示清晰的解剖结构。CT脑断层图像可反映脑组织的精细解剖结构，图像空间分辨率高。将解剖成像和功能成像这两种不同医学成像模式的图像经过计算机处理，使空间坐标和位置匹配，达到图像迭加或融合，称为图像融合(image registration)。图像融合为临床诊断、治疗和疗效观察提供了有力的依据，也为脑的生理和生化代谢研究提供了 浙江大学医学院硕士学位论文 一个非常有价值的手段，有助于基础医学研究的发展。 国外主要研究了以下几种方法。计算机处理的脑图表集方法（computerized brain atlas methods）、立体图谱坐标系统方法（stereotactic methods）、MRI的兴趣 区图表集法（ROI atlas methods based on MRI）和表面轮廓匹配方法（sufc 浙江大学医学院硕士学位论文 核素显像剂和CT造影剂（金属空心针CT显像时不需注入显像剂）。 3 图像采集和格式转换 SPECT图像采集使用低能高分辨平行孔准直器，采集距阵 128 X 128，探头 旋转360“，每帧25秒，共采集64帧，三维断层处理。SPECT和CT均以参照 系统配准装置直角三角形的底边（相当于OM线位置）作为断层的基底线。GE Camstar 3200型SPECT仪器采用彩色高分辨率专业图像分量视频采集卡截获图 像并转换为标准DICOM洛式，GE Hispeed CTd螺旋CT直接得到标准DICOM 格式图像。 4 医学图像融合处理系统的开发 与中国科技大学畅联图像网络系统工程有限公司计算机工程师合作开发医 学图像融合处理系统。融合处理系统包括三大功能模块：图像定位、图像配准、 融合图像表达。实现了脑功能图像和解剖图像的迭加融合。 研究结果 1 参照系统配准装置 应用眼镜架式和头罩式两种参照系统配准装置进行脑SPECT和CT显像， 得到的每层图像上头颅的两侧分别有两个定位标记点，作为图像配准定位的外部 参照点。 2 图像融合方法与系统 本研究所开发的图像配准和图像融合方法系统应用于临床，实现了SPECT 脑功能断层图像与螺旋CT脑解剖断层图像的迭加融合，操作过程简捷，应用较 方便。为临床诊断、疗效观察和发病机制研究提供了非常有价值的信息。 3 浙江大学医学院硕上学位论又 研究结论 1 建立的基于外部参照系统装置特征定位和人体器宫固有特征定位的图像融 合方法，能有效地实现SPECT脑功能图像与CT脑解剖图像的配准及融合。 2 设计的外部参照系统配准装置科学、合理，临床使用方便，图像配准时根据 参照定位点的位置可较好地确定图像的空间位置，特别适用于脑受体显像、脑肿 瘤阳性显像等脑解剖结构不能清晰显示的SPECT图像与CT图像的融合。 3 本研究所开发的图像融合方法在现有仪器条件下有较大的临床应用价值，有 一定的可移植性和通用性。