[发明专利]一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统

权利要求书

1.一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，其特征在于，该系统包括影像采集及预处理模块、非对称脑模板构建模块、对称脑模板构建模块、对称性分析模块和辅助诊断模块；

所述影像采集及预处理模块用于提取相同体位的PET分子影像的脑部区域，以选定脑区的SUV均值为基准计算SUVR值；

所述非对称脑模板构建模块基于影像采集及预处理模块处理后的正常脑PET分子图像(J₁,J₂,…J_n)，J_n为第n个PET分子图像，使用配准-平均迭代优化方法同步优化两个目标函数，构建非对称脑模板φ：

其中，θ_i为第i个PET分子图像J_i配准到近似模板的形变，其中近似模板为最终获得的对称脑模板的近似解，是上一轮迭代过程中形变到非对称脑模板空间的图像的平均图像；非对称脑模板构建过程包括“配准”和“平均”两个步骤；在第t次迭代中，“配准”将正常脑PET分子影像配准到近似脑模板“平均”对近似脑模板进行优化：具体过程为：提取第i次迭代的形变的逆形变中的非刚性部分，对非刚性部分取平均作为残差形变R^(t)；使用残差形变R^(t)修正形变利用修正后的形变将正常脑PET分子影像形变到非对称脑模板空间；将形变后的正常脑PET分子影像取平均，作为第t+1次迭代的近似脑模板：其中为使用修正后的形变对图像J_i进行形变的结果。

所述对称脑模板构建模块利用仿射配准，使非对称脑模板中矢面位于图像中心得到中心化非对称脑模板，之后利用对称微分同胚方法配准中心化非对称脑模板及其镜像图像，获取两张配准过程中的中位图像，将两张中位图像全部的对应像素点取平均值，生成平均图像，得到对称脑模板；

所述对称性分析模块用于将个体PET分子影像形变到对称脑模板图像空间，利用对称微分同胚方法配准形变后的图像及其镜像图像，获得在对称脑模板图像空间的个体对称影像；

所述辅助诊断模块采用两种可选方式实现辅助诊断：

a.利用对称脑模板图像空间的个体对称图像进行基于体素的统计分析，在对称脑模板图像空间的每一个像素点，对个体图像和正常脑对称图像进行统计比较，并提取空间相连的统计显著的像素点，即为分子代谢或受体活动异常的脑区；

b.基于对称脑模板图像空间的个体对称影像，利用逆变换获取个体空间中的对称图像，同步输入到机器学习模型进行辅助诊断。

2.根据权利要求1所述的一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，其特征在于，所述影像采集及预处理模块采用相同体位的提取方法：通过扫描过程中被试大脑处于相临近的区域，预先划定较大的区域进行裁剪，之后通过刚性配准技术对具体脑区进行裁剪，以移除不必要的组织结构和背景。

3.根据权利要求1所述的一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，其特征在于，所述影像采集及预处理模块中选定的脑区包括全脑、小脑灰质或脑桥。

4.根据权利要求1所述的一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，其特征在于，其中PET分子影像包括¹⁸F-FDG PET和¹¹CFT-PET。

5.根据权利要求1所述的一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，其特征在于，辅助诊断模块使用的机器学习模型包括卷积神经网络、逻辑回归、支撑向量机或随机森林。