[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

说明书

本发明公开了一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，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。本发明系统根据正常脑PET分子影像构建了非对称脑模板，并进一步构建了对称脑模板；之后将个体影像配准到对称脑模板空间，以获得对称结构的先验知识，并使用对称微分同胚算法引入个体图像信息，获取体素级别的脑结构对称关系；最后综合利用病灶区域及其对称脑区的代谢或受体信息，辅助提高PET分子影像的诊断能力。

技术领域

本发明属于医学图像的计算机辅助诊断技术领域，特别涉及一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统和方法。

背景技术

正电子发射计算机断层显像(PET)是一种能够可视化活体内分子代谢、受体及神经递质活动的分子影像技术，已被广泛应用于多种神经系统疾病的诊断、鉴别诊断、病情评估和疗效评价等中。例如，¹⁸氟-氟代脱氧葡萄糖(¹⁸F-FDG)PET能够检测疾病引发的脑葡萄糖代谢异常，已成为神经胶质瘤诊断、难治型癫痫术前评估等的常规影像学检查手段；¹¹C-2β-甲基酯-3β-(4-氟苯基)托烷(¹¹C-CFT)PET能够可视化脑内多巴胺转运体的分布情况，在帕金森病的分型中具有重要价值。

PET分子影像的临床分析主要依赖于医师的视觉评估，但对三维PET影像的视觉评估非常耗时，且严重依赖医师的临床知识和工作经验，主观性强、不同医师诊断结果间的可重复性差。因此，需要开发计算机辅助诊断系统辅助医师进行影像诊断，以降低对医师经验的过度依赖，并提高检查结果的准确度和可重复性。目前PET分子影像的计算机辅助诊断系统包括：1)感兴趣区域分析(ROI analysis)，通过医师手工勾画或图谱获取大脑对称脑区的标准摄取值(SUV)，根据SUV的非对称性指数(AI)进行诊断，该方法稳定性高，但敏感性较差；2)基于体素的统计分析(Voxel-based statistics)，通过逐体素对比病人和健康人群的SUV或标准摄取率(SUVR)的差异诊断病灶，该方法敏感性高，但忽略了具有重要价值的大脑摄取对称性信息。

综上所述，需要开发一种高灵敏度、体素级别的PET分子影像计算机辅助诊断系统，该系统能够有效利用病灶及其对侧脑区的影像学特征，提高PET分子影像的诊断能力。

发明内容

本发明提出了一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，在体素级别实现了对分子代谢或受体活动的脑对称性分析，为PET分子影像的分割、定位和诊断等提供了一种有效的工具。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于脑对称性的PET分子影像计算机辅助诊断系统，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分子影像，利用配准-平均迭代优化方法构建非对称脑模板；

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：