CN101744618B - 同机房传动pet/ct/mr图像采集、配准和成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁共振影像采集、配准和成像系统的构成和成像方法，其中该系统含有PET机、MR机、CT机、图像处理工作站，还含有可同时应用于PET机、MR机、CT机的可移动扫描用床及隔磁门；其成像方法主要涉及在不改变受检对象体位，移动可移动扫描用床，在MR、PET、CT机之间分别进行扫描、采集相同部位的MR、PET和CT三组图像, 用图像处理工作站对三组图像进行三维重建,以及用PET/MR和PET/CT进行第一次配准和融合，再用图像批处理程序，对相同层面相同位置的PET图像和MR断层采集图像同时进行第二次配准和融合，成像质量提升明显，同时扫描系统的辐射量明显降低，减少了对受检对象的伤害。
Description
技术领域
本发明属于一种医用影像成像技术，特别涉及一种磁共振影像采集、配准和成像系统的构成和成像方法。
背景技术
PET/MR是目前医学用分子影像的发展方向，采用的技术手段通常有两种，一种是异机系统，这种系统缺点很多：PET和MR分属不同部门、受检对象等因素变数较大，推广不多；另一种欧洲2008年开发的同机PET/MR系统，但推广应用中仍存在许多问题：诸如中间插入PET使MR变成大环，如何保证MR图像质量？MR的影像原理完全不同于PET，如何用MR对PET做衰减校正？为克服磁场对PET的干扰，采用光电二级管探测器，大大增加了制造成本。
发明内容
本发明克服了上述现有PET/MR系统的缺陷，揭示了一种全新的同机房PET/MR图像采集、配准和成像系统，以及采用该系统进行成像的方法，能够大大提高成像质量，同时成本较低。
本发明的采集、配准、成像方法，应用在同机房PET/MR图像采集、配准和成像系统，该系统含有一台PET机、一台CT机、MR机、可移动扫描用床、图像处理工作站、隔磁门，PET机、CT 机、MR机设置在同一个机房，MR机与另外两台机器之间位置相互间隔4~10米，中间设置有隔磁门，以保证MR机磁场对PET机没有干扰，图像处理工作站与三台机器的数据输出连接，安置在机房外面，图像处理工作站上装有CT/PET Fusion和CT/MR Fusion软件。可移动扫描用床设置在机房内，所述可移动扫描用床由两部分组成：可移动的精确控制机器人和放置在上面的活动床板。
精确控制机器人的名称为：电动转移床，其型号为M-Robert-1。
活动床板是一块能平稳安放在CT机、PET机、MR机固有的扫描床和精确控制机器人上的、横向剖切面为弧形的床板。具体的结构是这样的：床板为长方形，背面的两侧各有一条挡条，挡条长度小于整个床板长度，床板的一端端面开有一个方形的头托槽。挡条可以防止床板在移动过程中的位移，头托槽中可以插接检查用头托，固定受检对象的头部。
应用该系统进行PET/CT/MR图像采集、配准、融合和成像的方法步骤如下：
一、按照PET、MR或和CT常规检查进行一般准备。
二、将受检对象固定在可移动扫描用床上，并进行扫描定位。
三、不改变体位，移动可移动扫描用床，传输受检对象在MR、PET、CT机之间分别进行扫描。
四、扫描采集相同部位的MR、PET、CT三组断层图像。
五、用图像处理工作站对三组断层图像进行三维重建，获得横断、冠状和矢状面断层图像。
六、获取同一层面上的MR、PET、CT断层图像，以及PET/MR和PET/CT配准融合图像进行第一次配准和融合。
七、根据第一次配准和融合的图像，对应选取相同层面、相同位置的PET断层图像和MR断层图像，所述PET及MR断层转换为DICOM格式。通过数据接口，由图像处理工作站获取一组PET对应MR的横断、冠状和矢状面断层图像。
八、参照和比对第一次配准和融合的图像，用图像处理工作站的图像批处理程序，对相同层面相同位置的PET断层图像和MR断层图像同时进行再次配准和融合，获得高质量的PET/MR配准融合图像。其具体方法如下：
1、在图像处理工作站上的选择重建后的PET断层图像和CT断层图像。
2、启动CT/PET Fusion 软件，并自动载入重建后的PET断层图像和CT断层图像，以CT断层图像为基准，对重建后的PET断层图像的位置配准，并保存调整后的PET断层图像。
3、在图像处理工作站上的选择第一次配准的MR断层图像和CT断层图像。
4、启动CT/MR Fusion 软件，并自动载入第一次配准的MR断层图像和CT断层图像，以第一次配准的CT断层图像为基准，对MR断层图像的位置配准，并保存调整后的高质量的MR断层图像。
5、在图像处理工作站上的选择调整后的PET断层图像和调整后的高质量的MR断层图像。
6、启动Review PET/MR软件，在软件界面内将调整后的PET断层图像颜色改为Hot伪彩色，调节透明度在30-50%之间，并调节所述调整后的PET、MR图像的对比度、亮度，使高质量的PET/MR配准融合图像显示效果达到最佳。
7、在融合图像窗口内浏览所有高质量的PET/MR配准融合图像进行临床诊断。
采用本发明进行PET/CT/MR图像采集成像，有如下优点：1，使MR、PET、CT机互不干扰，2，受检对象不需来回走动，保持体位不变，连续完成，3，成像质量提升明显而成本不高，4，避免了来自PET/CT的CT辐射，整个扫描系统的辐射量明显降低，减少了对受检对象的伤害。
附图说明
图1为本发明采集、配准成像系统的结构图。
图2为本发明的活动床板的结构图。
图3为准备到图像一次融合的流程图。
图4为二次配准和融合的流程图。
图5为二次配准和融合的详细实施例的流程图。
其中图1、图2的符号说明如下：
11—PET机
12—CT机
13—MR机
14—可移动扫描用床
15---图像处理工作站
16---隔磁门
17---导向用轨道
21---头托槽孔
22---挡条。
具体实施方式
参看图1本发明的系统构成，含有PET机11、MR机13、CT机12、可移动扫描用床14、图像处理工作站15，PET机11选用32环PET机，MR机13选用1.5T单位的机器，CT机12选用一般64排CT机，PET机、MR机、CT机设置在同一个机房，位置相互间隔4~10米，本实施例选用5米，MR机与另外两台机器之间设置有一道隔磁门16，隔磁门优选铅为材料，以保证MR机磁场对PET机没有干扰，图像处理工作站15的型号为Advantage workstaition 4.3。图像处理工作站为通用的用于扫描成像的计算机，安装有HP workstaition xw8200软件，与三台扫描机器连接，三台扫描机器的扫描图像都将被输入至图像处理工作站15。本系统中的可移动扫描用床14，优选为精确控制机器人型号为M-Robot-的电动转移床和安放在该机器人机械臂上的活动床板组成，配合该类型机器人，在三台扫描机器之间的地面上，设置有导向轨道17。
参看图2，所述活动床板为长形，本实施例中长度优选205厘米，宽47.5厘米，采用玻璃钢为材料。整个床板横向剖切面为弧形，弧度与普通CT机、PET机或MR机固有的扫描床弧度配合，弧形外侧两边是水平台，作为机器人机械臂的托台，在两侧水平台的下部靠外各设置有一条挡条22，挡条长度短于整个床板长度，起到限位作用，防止床板在机械臂上滑动。在活动床板的一端的端面上开有一个长方形头托槽孔21，用于在必要时后安装扫描固定用的头托。
采用本发明系统进行扫描、成像系统的方法进行二次融合成像的具体步骤如图3、4、5所示的：
一、一般准备
按照PET、MR和CT常规检查进行准备。
二、固定和扫描定位
将受检对象摆位到可移动扫描用床14上，放置MR线圈、固定，受检对象在整个过程中保持放松和不移动，呼吸平稳。在扫描起始位置上，固定吸附18F-FDG的维生素E小球（直径约5毫米）作为标记，该标记能被MR、PET和CT识别。
制作吸附18F-FDG的维生素E小球的方法：取1-2ml异腈或丙酮，加入18F-FDG 约10～20uCi，混合均匀。将维生素E胶囊浸泡混合液中数秒钟，取出自然挥发干燥。
三、不改变体位，移动可移动扫描用床，传输受检对象在MR机、PET机、CT机之间分别进行扫描：
用对应的控制台控制激光轨道定位遥感精确控制机器人沿着地面的导向轨道17平稳移动于三台机器之间，搬动载有受检对象的活动床板，完成对应的扫描。
四、图像采集
1、受检对象安静休息20分钟，静脉注射18F-FDG，再休息50分钟，解干净小便后在激光定位灯引导下粘好维生素E小球，再由精确控制机器人传送至PET机房进行PET扫描显像。要求受检对象舒适躺好不移动，颈部由同一个固定枕固定，起始点激光定位线定在眦耳线（OM线）进行扫描。包括穿透及发射扫描过程时间约60分钟。
2、PET扫描结束后，根据需要传输至64排的所述CT进行扫描，激光定位线同样定在眦耳线。扫描过程7秒钟。
3、精确控制机器人传输受检对象至MR机房，进行常规全身T1、T2扫描、T2压脂呼吸门控扫描，根据需要增加特殊扫描。MR显像激光定位线为眦耳线。常规扫描时间约35分钟。
佩戴线圈完成胸、腹、盆腔MR的T2压脂呼吸门控图像采集，常规进行PET全身图像穿透和发射扫描采集，必要时使用最低毫安值完成相同部位CT扫描。注：最低毫安值完成相同部位CT扫描可以增强图像配准的精确度，利用MR、PET和CT三组图像进行配准，精确度可以提高。这种CT扫描的辐射剂量远低于PET/CT。
五、利用图像处理工作站图像重建
将MR、PET和CT三组断层图像转换为DICOM格式。通过数据接口，由图像处理工作站获取MR、PET和CT三组DICOM格式图像数据，再对MR、PET和CT三组断层图像进行三维重建，获得横断、冠状和矢状面断层图像。PET扫描结束后进行图像重建，体部用OSEM迭代重建法，头部用FBP滤波反投影法。PET层厚5.16mm，MR及CT层厚5.0mm。
六、图像第一次配准和融合
分别选取在MR、PET和CT三组断层图像上可识别的相对固定解剖位置和起始点作为定位点，并参考维生素E小球位置。在同层面上选取至少3个解剖参照点，将维生素E小球对准后即获得同一层面上的MR、PET、CT断层图像，以及PET/MR和PET/CT配准融合图像。
1、选取CT断层图像载入软件，再选取PET断层图像载入上述软件。在CT、PET同层面断层图像上选好至少3个解剖参照点，并参照维生素E小球位置，得到新的一组数据。
2、选取CT、MR断层图像载入图像软件，选取同层面断层图像定好解剖参照点，同样参照维生素E小球位置，得到新的一组数据。
3、选取2组新数据载入图像软件，得到PET/MR融合图像。
七、对第一次配准和融合的图像选定
第一次配准和融合的图像是重建后的图像。根据第一次配准和融合的图像，对应选取相同层面相同位置的PET断层图像和MR断层图像，图像转换为DICOM格式。通过数据接口，由图像处理工作站获取一组PET对应MR的横断、冠状和矢状面断层图像。
1、根据融合好的PET/MR图像选取PET断层图像传输到图像处理工作站，格式为DICOM。
2、然后选择MR断层图像传输到图像处理工作站，格式为DICOM。
3、将PET、MR各层面断层图像重建成相同FOV数值，相同层厚进行保存。
八、完成第二次图像配准和融合
参照和比对第一次配准融合的重建图像，用图像批处理程序，对相同层面相同位置的PET断层图像和MR断层图像同时进行配准和融合，最终获得高质量的PET/CT/MR配准融合图像。
融合图像的配准显示：
1、在图像处理工作站上的选择重建后的PET断层图像和CT断层图像。
2、启动CT/PET Fusion 软件，并自动载入重建后的PET断层图像和CT断层图像，以CT断层图像为基准，对重建后的PET断层图像的位置配准，并保存调整后的PET断层图像。
3、在图像处理工作站上的选择第一次配准的MR断层图像和CT断层图像。
4、启动CT/MR Fusion 软件，并自动载入第一次配准的MR断层图像和CT断层图像，以第一次配准的CT断层图像为基准，对MR断层图像的位置配准，并保存调整后的高质量的MR断层图像。
5、在图像处理工作站上的选择调整后的PET断层图像和调整后的高质量的MR断层图像。
6、启动Review PET/MR软件，在软件界面内将调整后的PET断层图像颜色改为Hot伪彩色，调节透明度在30-50%之间，并调节调整后的PET、MR断层图像的对比度、亮度，使高质量的PET/MR配准融合图像显示效果达到最佳。
7、在融合图像窗口内浏览所有高质量的PET/MR配准融合图像进行临床诊断。
Claims (5)
1.一种同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，应用于同机房传动PET/CT/MR图像采集配准和成像系统，该系统由安排在同一机房的PET机、CT机、MR机、图像处理工作站和一个精确控制机器人承载的可移动扫描用床构成，所述可移动扫描用床能在上述三台扫描仪器上通用；
步骤如下：1），按照PET、MR和CT常规检查进行一般准备，
2），将受检对象固定在可移动扫描用床上，并进行扫描定位，
3），不改变体位，以精确控制机器人移动可移动扫描用床，传输受检对象在同机房的MR、PET、CT机之间分别进行扫描，
4），扫描采集相同部位的MR、PET和CT三组断层图像，
5），用图像处理工作站对三组断层图像进行三维重建，获得横断、冠状和矢状面断层图像，6），获取同一层面上的MR、PET、CT断层图像，以及PET/MR和PET/CT配准融合图像进行第一次配准和融合；
其特征是：按以下步骤进行后续的二次配准和融合，
7），根据第一次配准和融合的断层图像，对应选取相同层面、相同位置的PET断层图像和MR断层图像，将上述PET、MR断层图像转换为DICOM格式，通过数据接口，由图像处理工作站获取一组PET对应MR的横断、冠状和矢状面断层图像，
8），参照和比对第一次配准和融合的图像，用图像处理工作站的图像批处理程序，对相同层面、相同位置的PET断层图像和MR断层图像同时进行二次配准和融合，获得高质量的PET/MR配准和融合图像。
2. 按权利要求1所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，其特征是步骤8）的二次配准和融合的具体方法是：
a）在图像处理工作站上选择重建后的PET断层图像和CT断层图像；
b) 启动CT/PET Fusion 软件，并自动载入重建后的PET断层图像和CT断层图像，以CT断层图像为基准，对重建后的PET断层图像的位置配准，并保存调整后的PET断层图像；
c) 在图像处理工作站上选择第一次配准的MR断层图像和CT断层图像；
d) 启动CT/MR Fusion 软件，并自动载入第一次配准的MR断层图像和CT断层图像，以第一次配准的CT断层图像为基准，对MR断层图像的位置配准，并保存调整后的高质量的MR断层图像；
e) 在图像处理工作站上选择调整后的PET断层图像和调整后的高质量的MR断层图像；
f) 启动Review PET/MR软件，在软件界面内将调整后的PET断层图像颜色改为Hot伪彩色，调节透明度在30-50%之间，并调节所述调整后的PET、MR断层图像的对比度、亮度，使高质量的PET/MR配准融合图像显示效果达到最佳；
g) 在融合图像窗口内浏览所有高质量的PET/MR配准融合图像。
3. 按权利要求1所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，其特征是步骤5）的具体方法是：将MR、PET和CT三组断层图像转换为DICOM格式，通过数据接口，由图像处理工作站获取MR、PET和CT三组DICOM格式图像数据，再对MR、PET和CT三组断层图像进行三维重建，获得横断、冠状和矢状面断层图像，PET扫描结束后进行图像重建，体部用OSEM迭代重建法，头部用FBP滤波反投影法；PET层厚5.16mm，MR及CT层厚5.0mm。
4. 按权利要求1所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，其特征是步骤6）的方法是：分别选取在MR、PET和CT三组断层图像上可识别的相对固定解剖位置和起始点作为定位点，并参考受检对象体内维生素E小球位置；在同层面上选取至少3个解剖参照点，将维生素E小球对准后即获得同一层面上的MR、PET、CT断层图像，以及PET/MR和PET/CT配准融合图像；具体步骤：
a）选取CT断层图像载入软件，再选取PET断层图像载入上述软件，在CT、PET同层面断层图像上选好至少3个解剖参照点，并参照维生素E小球位置，得到新的一组数据；
b）选取CT、MR断层图像载入图像软件，选取同层面CT、MR断层图像，定好至少3个解剖参照点，同样参照维生素E小球位置，得到新的一组数据；
c) 选取2组新数据载入图像软件，得到PET/MR配准融合图像。
5. 按权利要求1所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，其特征是步骤7）的具体步骤是：
a）根据融合好的PET/MR配准融合图像选取PET断层图像传输到图像处理工作站，格式为DICOM；
b）选择MR断层图像传输到图像处理工作站，格式为DICOM；
c）将PET、MR各层面断层图像重建成相同FOV数值，相同层厚进行保存。
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