[发明专利]小动物多模态医学影像配准及融合系统

说明书

技术领域

本发明属于多模态医学设备图像配准及融合技术领域，具体涉及独立的临床或实验小动物多模态医学影像配准及图像融合系统。

背景技术

目前，多模态医学成像在临床工作中主要用于肿瘤、心血管系统、神经系统等方面的疾病中，而在科学家对某种疾病的认识和研究过程中，动物模型的建立对于了解疾病相关发病机制、演变过程及治疗领域的新药研发和疗效监测等都具有不可替代的重要作用，因此多模态医学成像在小动物领域的研究也逐步展开。

但专用小动物多模态医学成像设备价格不菲，且在操作和维护上较为复杂，因此限制了多模态医学影像设备在小动物临床和科研上的大范围应用。解决方案是采用独立的小动物医学影像设备，将采集的图像进行融合。目前，独立的医学影像设备间图像融合的解决方案主要分为以下两种：一、基于硬件的改造。二、基于软件的图像融合，该方法主要基于标记物的空间匹配来实现不同设备间图像的融合。标记方法又可以分为体内标记(有创)和体外标记(无创)。

目前常用的医学影像设备按成像内容可以分为解剖结构成像和功能性成像两大类。解剖结构成像设备主要对组织结构进行成像，主要包括：超声、X线、计算机断层成像(CT)、核磁共振成像、数字减影等；功能性成像主要对组织代谢信息进行成像，主要包括：单光子发射成像(SPECT)、正电子发射断层成像(PET)、功能磁共振成像(fMRI)等。不同成像手段各有所长。如CT对于骨骼成像清晰，MRI对于软组织成像更为清晰等。由于科研需求，一种独立的显像设备并不能为动物疾病模型提供足够精确、全面的信息。如小动物PET成像系统获取的PET图像不能够为动物模型提供更精确的空间定位，而CT图像对骨骼进行清晰的成像，为小动物PET提供更为精确的空间定位，所以需要引进一台小动物活体CT，并将活体CT系统采集到的小动物图像和PET图像进行融合。由于硬件的改造成本高，风险大，且针对小动物疾病模型的研究不宜采用有创标记。又由于传统的体外点标记的方法在点源的制作标记方面较为复杂，操作带来的误差较大，故本文提出一种新的解决方案，基于简单的体外标记(无创)、空间配准的软件融合方法，将分离的医学影像设备所采集到的图像进行融合，使得小动物多模态图像融合获得理想的结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小动物多模态医学影像配准及图像融合系统，解决了现有技术中存在的体外标记点难以标记制作，操作过程要求较高，融合效果不理想等缺陷。

为了解决现有技术中的存在的问题，本发明提供的技术方案如下：

一种小动物多模态医学影像配准及图像融合系统，所述系统包括用于两种及两种以上医学影像设备间传输的小动物床，所述小动物床外侧设置有多种医学影像设备同时显像的装置。具体包括以下内容：

1、小动物床的设计制作，按照实验动物的不同大小，设计不同尺寸的小动物床；

2、小动物床具有兼容性，能够安装固定在多种小动物成像设备上进行扫描，且小动物床本身不影响扫描效果；

3、小动物床附有配套固定装置，能够固定在扫描设备载物台上的固定位置，以保证在扫描过程中不会出现位置移动；

4、小动物床配有呼吸门控装置接口，以减小小动物呼吸对于扫描图像的影响；

5、小动物床还配有气体麻醉接口，保证小动物在扫描拍摄过程中处于麻醉状态，保持原有位置不变；

6、小动物床还配有保温装置，能够保证在长时间扫描拍摄状态下体温保持恒定，以确保拍摄图像质量；

7、小动物床外侧(上、左、右、下)固定有4根PVC材料管子，管子内部可注射不同显像设备的混合造影剂，管子长度上可覆盖整个成像视野范围；

8、小动物多模态图像融合部分。带有标记的小动物床和小动物在两种或两种以上设备上同时显像。断层图像中4根PVC材料管子所确定的点即为用于计算扫描设备空间刚体转换矩阵的标记点，以标记点的质心位置作为点的标记位置。记设备1断层图像上四个标记点分别为A，B，C，D，两点之间的距离为r1，r2，r3，r4，r5，r6。同理记设备2断层图像上四个标记点分别为A’，B’，C’，D’，两点之间的距离为r1’，r2’，r3’，r4’，r5’，r6’。固定设备1图像某一层Z，通过变换设备2图像的层数，来计算寻找ERR值最小的设备2的层数记为Z’。

由于小动物床在摆放的过程中，小动物床重新摆放过程中会存在一定角度的偏转。这导致对应点的位置并不一定在图像序列的同一帧，这就需要在确定了对应层对应点之后，二次扭转进行找点。