脑功能显像及解剖显像图像融合方法的研究
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４
浙江大学医学院硕士学位论文
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ａｎａｔｏｍｉｃ Ｂｒａｉｎ Ｉｍａｇｉｎｇ
Ｃｏ—ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ
Ｄｅｐｔ．ｏｆ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｓｉｒ Ｒｕｎ Ｒｕｎ Ｓｈａｗ Ｈｏｓｐｉｔａｌ
Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ ｔｏ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
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。
浙江大学医学院硕士学位论文
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研刭结论二
ｌ 建立的基于外部参照系统装置特征定位和人体器官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。
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
浙江大学医学院硕士学位论文
脑功能显像与解剖显像图像融合 方法的研究
浙江大学医学院附属邵逸夫医院影像科
研究生
楼岑
导师
章士正
，
铽目的： ＼
＼、、
中文摘要
／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
熟的、公认的图像融合方法ｌ／本研究根据现有的仪器条件，以基准参照系统方法
／
为基本方法，联合应用非侵入性外部定位标志法和内部特征法进行配准，建立了 脑图像融合方法，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。
姗究方法
１材料 功能显像仪器为ＧＥ Ｃａｍｓｔａｒ ３２００型ＳＰＥＣＴ仪，解剖显像仪器为ＧＥ Ｈｉｓｐｅｅｄ
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（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔｏｕｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ），１９９４年开始提出基准参照系统方法（ｆｉｄｕｃｉａｒｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｔｈｏｄｓ）。图像数据转换和图像配准对位成为两种图像融合的关 键问题。虽然近年又提出许多改进的方法，有些厂家也开发了商品化的图像融合 软件，但由于图像融合影响因素较多，对融合的方法争议较多，目前尚无非常成
ＣＴ／Ｉ螺旋ＣＴ。脑血流灌注显像剂为９９“Baidu Nhomakorabeaｃ．ＥＣＤ，脑多巴胺转运体（ＤＡＴ）显像 剂为９９ｍＴｃ—ＴＲＯＤＡＴ．１。脑ＣＴ造影剂为欧乃派克（Ｏｍｉｎｉｐａｑｕｅ）。临床资料来源 均为本院门诊和住院病人。 ２参照系统配准装置
为了得到脑ＳＰＥＣＴ显像和ＣＴ显像断层图像相对应的连续外部参照定位标 志，设计了两种参照系统配准装置：眼镜架式参照系统配准装置和头罩式参照系 统配准装置。功能显像和解剖显像时分别在定位用的硅胶管或金属空心针内注入
Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ
Ｌｏｕ ｃｅｌｌ
Ｄｉｒｅｃｔｏｒ Ｐｒｏｆ． Ｚｈａｎｇ ｓｈｉｚｈｅｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｐｕｒｐｏｓｅ
Ｔｈｅ ｃｅｒｅｂｒａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ ＳＰＥＣＴ
ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｒｅｂｒａｌ ａｎａｔｏｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ＣＴ．Ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｌｏｃａｌｉｚｅ ａｎａｔｏｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｑｕｉｃｋｌｙ，ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｎｄ
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１２８×１２８，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格式，ＧＥ Ｈｉｓｐｅｅｄ ＣＴ／Ｉ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
浙江大学医学院硕士学位论文
Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ａｎａｔｏｍｉｃ Ｂｒａｉｎ Ｉｍａｇｉｎｇ
Ｃｏ—ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ
Ｄｅｐｔ．ｏｆ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｓｉｒ Ｒｕｎ Ｒｕｎ Ｓｈａｗ Ｈｏｓｐｉｔａｌ
Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ ｔｏ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
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。
浙江大学医学院硕士学位论文
＞
研刭结论二
ｌ 建立的基于外部参照系统装置特征定位和人体器官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。
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
浙江大学医学院硕士学位论文
脑功能显像与解剖显像图像融合 方法的研究
浙江大学医学院附属邵逸夫医院影像科
研究生
楼岑
导师
章士正
，
铽目的： ＼
＼、、
中文摘要
／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
熟的、公认的图像融合方法ｌ／本研究根据现有的仪器条件，以基准参照系统方法
／
为基本方法，联合应用非侵入性外部定位标志法和内部特征法进行配准，建立了 脑图像融合方法，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。
姗究方法
１材料 功能显像仪器为ＧＥ Ｃａｍｓｔａｒ ３２００型ＳＰＥＣＴ仪，解剖显像仪器为ＧＥ Ｈｉｓｐｅｅｄ
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（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔｏｕｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ），１９９４年开始提出基准参照系统方法（ｆｉｄｕｃｉａｒｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｔｈｏｄｓ）。图像数据转换和图像配准对位成为两种图像融合的关 键问题。虽然近年又提出许多改进的方法，有些厂家也开发了商品化的图像融合 软件，但由于图像融合影响因素较多，对融合的方法争议较多，目前尚无非常成
ＣＴ／Ｉ螺旋ＣＴ。脑血流灌注显像剂为９９“Baidu Nhomakorabeaｃ．ＥＣＤ，脑多巴胺转运体（ＤＡＴ）显像 剂为９９ｍＴｃ—ＴＲＯＤＡＴ．１。脑ＣＴ造影剂为欧乃派克（Ｏｍｉｎｉｐａｑｕｅ）。临床资料来源 均为本院门诊和住院病人。 ２参照系统配准装置
为了得到脑ＳＰＥＣＴ显像和ＣＴ显像断层图像相对应的连续外部参照定位标 志，设计了两种参照系统配准装置：眼镜架式参照系统配准装置和头罩式参照系 统配准装置。功能显像和解剖显像时分别在定位用的硅胶管或金属空心针内注入
Ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ
Ｌｏｕ ｃｅｌｌ
Ｄｉｒｅｃｔｏｒ Ｐｒｏｆ． Ｚｈａｎｇ ｓｈｉｚｈｅｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｐｕｒｐｏｓｅ
Ｔｈｅ ｃｅｒｅｂｒａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ ＳＰＥＣＴ
ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｅｒｅｂｒａｌ ａｎａｔｏｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ＣＴ．Ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｌｏｃａｌｉｚｅ ａｎａｔｏｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｑｕｉｃｋｌｙ，ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ，ａｎｄ
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１２８×１２８，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格式，ＧＥ Ｈｉｓｐｅｅｄ ＣＴ／Ｉ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