CN104840212A - 多模态成像系统的配准测试设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多模态成像系统的配准测试设备及方法，设备包括：点源支撑装置，设有至少一个固定孔；至少一个点源容器，可拆卸地设于点源支撑装置相应的固定孔中，点源容器包括绝缘本体以及设于绝缘本体上的盖体，绝缘本体具有一个收容空间；至少一个点源，分别收容于相应点源容器的绝缘本体的收容空间中，其由用于各模态成像系统成像用的药剂混合而成的。测试方法包括提供多模态成像系统配准测试设备；进行多模态成像系统扫描，根据某一点源在各个模态图像中位置获得该点源在各个模态图像中的位置偏差；根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标。本发明能实现配准精度的测试与判断。

Description

多模态成像系统的配准测试设备及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种多模态成像系统的配准测试设备及方法。

背景技术

多模态成像设备能够使用诸如CT、PET、SPECT、MRI的两个或更多个不同的成像模态来采集对象的图像。

SPECT（Single-Photon Emission Computed Tomography，单光子发射断层成像）是一种常用的核医学成像设备，主要用于活体病人的全身骨骼和心脏系统等的功能成像，是一种重要的临床诊断成像工具。为了更好地将SPECT图像与解剖图像进行融合，对病变进行精确定位，以及对和SPECT图像进行定量的衰减校正，SPECT设备可以与CT（electronic computer X-ray tomographytechnique，计算机断层成像）设备结合，得到SPECT-CT成像系统。

图1示出的是现有技术中的一种SPECT-CT系统，包括CT成像系统1、与CT成像系统1连接的SPECT成像系统2、同时与CT成像系统1与SPECT成像系统2电性连接的计算机系统（图未示）以及可自由进出SPECT成像系统2的检测腔与CT成像系统1的检测腔的检查床4。

所述计算机系统包括图像重建单元以及与图像重建单元连接的图像显示单元。所述图像重建单元根据SPECT成像系统2或CT成像系统1探测到的数据进行图像重建。所述图像显示单元用于显示图像重建单元重建的图像。

所述SPECT成像系统2具有一个或多个SPECT探头3，用于探测光子湮灭事件，并将探测到的数据传输至计算机系统的图像重建单元。

所述检查床4包括用于承载待检测物并沿SPECT成像系统检测腔和CT成像系统检测腔的轴向方向运动的床板5以及支撑床板5的支撑台。

SPECT-CT成像系统通过检查床4的床板5的运动，可以将待检测物运送到SPECT探头3下、CT扫描平面6处，以分别进行SPECT成像和CT成像。计算机的图像重建单元可以根据SPECT成像系统探测的数据重建得到SPECT图像，也可以根据CT成像系统探测的数据重建得到CT图像，还可以根据SPECT成像系统探测的数据与CT成像系统探测的数据重建获得含待检测物的SPECT-CT融合图像。

在SPECT-CT系统中，SPECT和CT图像融合配准的精度对病变定位和衰减校正都有重要影响，因此需要对其进行标准化和定量化的评估测量。到现在为止，国际上仍然没有SPECT-CT配准的测量标准，各厂商的配准设备、方法和指标定义不尽相同，无法进行横向比较。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种多模态成像系统的配准测试设备及方法，以实现判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标。

为了解决所述技术问题，本发明提供一种多模态成像系统的配准测试设备，用于判断包括至少两种不同成像方式的成像系统的多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标，所述多模态成像系统配准测试设备包括：点源支撑装置，其上设有至少一个固定孔；至少一个点源容器，所述点源容器可拆卸地设于点源支撑装置相应的固定孔中，所述点源容器包括绝缘本体以及设于绝缘本体上的盖体，所述绝缘本体具有一个收容空间；至少一个点源，分别收容于相应点源容器的绝缘本体的收容空间中，其由用于各模态成像系统成像用的药剂混合而成的。

可选地，所述多模态成像系统测试设备用于对含有SPECT成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试，所述点源主要由SPECT成像用示踪剂与CT成像用造影剂均匀混合而成的。

可选地，所述点源是由SPECT成像用示踪剂与CT成像用造影剂按体积比1:1进行混合而成的。

可选地，所述SPECT成像用示踪剂为99mTc溶液，所述CT成像用造影剂为泛影葡胺溶液。

可选地，所述多模态成像系统测试设备用于对含有PET成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试，所述点源主要由PET成像用示踪剂与CT成像用造影剂均匀混合而成的。

可选地，所述点源是由PET成像用示踪剂与CT成像用造影剂按体积比1:1进行混合而成的。

可选地，所述点源支撑装置包括有机玻璃板以及设于有机玻璃板之间的支撑架，所述固定孔设于有机玻璃板上。

可选地，所述点源容器与点源支撑装置的有机玻璃板呈垂直状设置。

可选地，所述点源容器为注射器针头套管，所述点源容器由对伽马射线与X射线吸收低的材料制成。

相应地，本发明还提供一种多模态成像系统配准测试方法，所述多模态成像系统包括至少两种不同成像方式的成像系统以及进出各成像系统的检查床，所述多模态成像系统配准测试方法包括如下步骤：提供如上所述的多模态成像系统配准测试设备；将所述多模态成像系统配准测试设备置于多模态成像系统的检查床上；使用多模态成像系统对多模态成像系统配准测试设备进行多模态成像扫描获得含点源信息的各个模态图像；根据某一点源在各个模态图像中的位置获得该点源在各个模态图像中的位置偏差；根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标。

可选地，所述根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间配准精度是否达标的过程是通过将所有点源在各个模态图像中的位置偏差与多模态成像系统允许的误差值进行比较获得的。

可选地，所述根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间配准精度是否达标的过程包括：确认所有点源在各个模态图像中的位置偏差是否不大于多模态成像系统允许的误差值。

可选地，所述多模态成像系统为SPECT-CT成像系统，所述SPECT-CT成像系统允许的误差值为1.5mm。

可选地，所述多模态成像系统为PET-CT成像系统，所述PET-CT成像系统允许的误差值为1.5mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

点源支撑装置的固定孔上设置多个点源容器，用于放置由各模态成像系统成像用的药剂混合而成的点源。通过多模态成像系统可以对多模态成像系统配准测试设备进行多模态成像扫描，可以获得含点源信息的各个模态图像；根据某一点源在各个模态图像中位置获得该点源在各个模态图像中的位置偏差；根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标，实现对配准精度的测量和判断。

附图说明

图1是现有技术一种SPECT-CT系统的示意图；

图2是本发明多模态成像系统的配准测试设备一实施例的示意图；

图3是本发明多模态成像系统的配准测试方法的流程示意图；

图4是步骤S3获得的含点源信息的CT图像；

图5是步骤S3获得的含点源信息的融合图像。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

为了解决背景技术中描述的技术问题，本发明提供一种多模态成像系统的配准测试设备，用于判断包括至少两种不同成像方式的成像系统的多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标，从而实现配准精度的测量与判断。

图2示出了本发明多模态成像系统的配准测试设备一实施例的示意图。所述多模态成像系统配准测试设备包括点源支撑装置100以及置于点源支撑装置100上用于收容点源的至少一个点源容器104。所述点源支撑装置100上设有至少一个固定孔103，用于收容点源容器104。本实施例中，所述点源支撑装置100包括有机玻璃板101以及设于有机玻璃板101之间的支撑架102，所述固定孔103设于有机玻璃板101上。

具体地，所述点源支撑装置100包括：相互平行的第一有机玻璃板和第二有机玻璃板以及设于第一有机玻璃板与第二有机玻璃板之间的支撑架102，用于支撑所述第一有机玻璃板和第二有机玻璃板，以使点源支撑装置100的结构更加牢固与稳定。

具体地，所述支撑架102可以是首尾相连的四个支撑有机玻璃板，所述四个支撑有机玻璃板与所述第一有机玻璃板、第二有机玻璃板呈垂直状设置，具体地，所述四个支撑有机玻璃板与所述第一有机玻璃板、第二有机玻璃板构成长方体结构，长方体结构更加牢固稳定，还可以使所述点源支撑装置100的结构较为紧凑且易于放置在多模态成像系统的检查床上。但是本发明对支撑架102的结构不作限制，在其他实施例中支撑架102还可以是其他结构，例如支撑架102还可以是分别位于长方形第一有机玻璃板和第二有机玻璃四个角位置处的四个柱状支架。

所述有机玻璃板（第一有机玻璃板和第二有机玻璃板）设置有多个固定孔103，用于放置点源容器104。所述点源容器104与点源支撑装置100中的有机玻璃板101呈垂直状设置。通过设置多个固定孔103，可以放置多个点源容器，从而可以在测试设备中放置多个点源，进而可以获得针对多个点源的配准精度的测量和判断，以便于提高配准精度测试的准确度。

需要说明的是，所述固定孔104的形状、尺寸与点源容器104的形状、尺寸相匹配，以使所述点源支撑装置100起到放置和固定所述点源容器的作用。具体的，本实施例中，所述固定孔104为圆孔。

所述点源容器104可拆卸地设于点源支撑装置100相应的固定孔103中。所述点源容器104用于收容点源。所述点源容器104能够从所述点源支撑装置100的固定孔103中取出，以便于将点源收容在所述点源容器104；所述点源容器104在也可以放置在所述固定孔103，实现点源在所述点源支撑装置100中的固定，以便对所述点源进行成像扫描。

本实施例中，所述点源容器104包括绝缘本体1041以及设于绝缘本体1041上的盖体1042。其中，所述绝缘本体1041具有一个收容空间，用于收容点源。所述盖体1042用于实现密封。

为了减少点源容器的材料对成像扫描过程的影响，所述点源容器104由对伽马射线与X射线吸收低的材料制成。例如，所述点源容器104为注射器针头套管。所述注射器针头套管一方面对成像扫描过程的影响较小，另一方面，还价格低廉、便于获取。

所述多模态成像系统配准测试设备还包括：至少一个点源，分别收容于相应点源容器104的绝缘本体1041的收容空间中，其由用于各模态成像系统成像用的药剂混合而成的。所述点源可以在各模态成像系统成像形成尺寸较小的点状图案。

例如，所述多模态成像系统测试设备用于对含有SPECT成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试，所述点源主要由SPECT成像用示踪剂与CT成像用造影剂均匀混合而成的。

为了使CT成像和SPECT成像均具有良好的成像效果，进而实现对配准精度较为准确的测试。可选的，所述点源是由SPECT成像用示踪剂与CT成像用造影剂按体积比1:1进行混合而成的。

具体的，所述SPECT成像用示踪剂为99mTc溶液，所述CT成像用造影剂为泛影葡胺溶液。

需要说明的是，此处以含有SPECT成像系统与CT成像系统的多模态成像系统为例进行说明，在其他实施例中还可以是含有其他城向系统的多模态成像系统，例如为含有PET成像系统与CT成像系统的多模态成像系统。相应地，可以通过将CT成像用造影剂和所述PET成像系统用示踪剂进行混合形成点源。所述PET成像系统用示踪剂可以采用氟18标记、碳11标记、氮13标记或氧15标记等。

通过多模态成像系统可以对本发明提供的多模态成像系统配准测试设备进行多模态成像扫描，进而获得含点源信息的各个模态图像，以便于进行配准精度的测量和判断。

为了解决所述技术问题，相应地，本发明还提供一种多模态成像系统配准精度的测试方法。

图3示出了本发明多模态成像系统的配准测试方法的流程示意图。所述多模态成像系统包括至少两种不同成像方式的成像系统以及进出各成像系统的检查床。所述多模态成像系统配准测试方法包括如下步骤：

步骤S1，提供多模态成像系统配准测试设备；

步骤S2，将所述多模态成像系统配准测试设备置于多模态成像系统的检查床上；

步骤S3，使用多模态成像系统对多模态成像系统配准测试设备进行多模态成像扫描获得含点源信息的各个模态图像；

步骤S4，根据某一点源在各个模态图像中的位置获得该点源在各个模态图像中的位置偏差；

步骤S5，根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标。

下面对多模态成像系统的配准测试方法的各步骤分别进行详细说明。

执行步骤S1，提供多模态成像系统配准测试设备。所述多模态成像系统配准测试设备为本发明提供的所述多模态成像系统配准测试设备，具体形状、结构以及各部件的组成关系等请参考图2以及上述对图2进行的文字说明。为了描述简洁，相同部分的内容在此不再赘述。

需要说明的是，提供多模态成像系统配准测试设备时，提供的点源与多模态成像系统的各成像系统相对应。

以所述多模态成像系统测试设备用于对含有SPECT成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试为例，所述点源主要由SPECT成像用示踪剂与CT成像用造影剂均匀混合而成的。

具体地，可以将CT成像系统造影剂泛影葡胺注射液与SPECT成像系统常用的锝99m（99mTc）单光子示踪剂均匀混合后。之后将混合液分别注入到用作点源容器的注射器针头套管里，然后将所述注射器针头套管放置到有机玻璃板的固定孔中，调整注射器针头套管的位置，使注射器针头套管与有机玻璃板垂直。

相应地，如果所述多模态成像系统测试设备用于对含有PET成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试，可以通过将CT成像用造影剂和所述PET成像系统用示踪剂进行混合形成点源。

执行步骤S2，将所述多模态成像系统配准测试设备置于多模态成像系统的检查床上。

具体地，先调整多模态成像系统配准测试设备中的所述点源支撑装置，使所述有机玻璃板与所述检测床的床面垂直，以便于对点源支撑装置中固定的点源进行较好地扫描成像。

执行步骤S3，使用多模态成像系统对多模态成像系统配准测试设备进行多模态成像扫描获得含点源信息的各个模态图像。

以所述多模态成像系统测试设备用于对含有SPECT成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试为例。通过多模态成像系统对多模态成像系统配准测试设备进行多模态成像扫描，获得包含点源信息的SPECT图像与CT图像。

图4示出了步骤S3获得的含有点源信息的CT图像。图4中成像明显的高密度表现的区域为点源在CT图像中形成的第一点状图案。

所述点源还会在SPECT图像中形成第二点状图案（图未示）。

本实施例中，所述CT图像可以通过对融合图像（如图5所示）调整权重获得，具体地，将融合图像中的CT权重调至100即可获得CT图像，将融合图像中的CT权重调至0，即可获得SPECT图像。

但是本发明对如何获得CT图像或者SPECT图像并不作限制，在其他实施例中，在执行步骤S3时，CT图像还可以是通过进行CT成像扫描直接获得的，相应地，所述SPECT图像也可以是通过进行源进行SPECT成像扫描直接获得。

执行步骤S4，根据某一点源在各个模态图像中的位置获得该点源在各个模态图像中的位置偏差。

获得所述位置偏差的步骤包括：首先，获得点源在各个模态图像中的位置信息。此处位置信息为点源在各个模态图像中的点状图案在对应图像中的坐标位置。

可以根据图像的灰度梯度进行边缘检测判断出点状图案，再根据点状图案与图像边沿的间距获得点状图案的坐标，进而获得所述点状图案在图像中的坐标位置。

具体地，以所述多模态成像系统测试设备用于对含有SPECT成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试为例。在获得CT图像之后，获得点源在CT图像中形成的第一点状图案的在CT图像中的第一坐标位置。获得SPECT图像之后，获得点源在SPECT图像中形成的第二点状图案在SPECT图像中的第二坐标位置。所述第一坐标位置和所述第二坐标位置为点源在各个模态图像中的位置信息。

其次，基于所述位置信息的不同获得位置偏差。即，根据第一坐标位置和所述第二坐标位置的不同获得点源在各个模态图像中的位置偏差。

例如，所述位置偏差可以是所述第一坐标位置与所述第二坐标位置之间的间距。但是本发明对如何根据第一坐标位置与第二坐标位置获得位置偏差的方法不作限制。

执行步骤S5，根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标。

本步骤判断配准精度是否达标是通过将所有点源在各个模态图像中的位置偏差与多模态成像系统允许的误差值进行比较获得的。

具体地，确认所有点源在各个模态图像中的位置偏差是否不大于多模态成像系统允许的误差值。如果所述位置偏差不大于所述误差值，则表示配准精度达标。相反的，如果所述位置偏差大于所述误差值，则表示配准精度不达标。则需要对多模态成像系统进行配准精度的调整，以提高所述配准精度。

需要说明的是，所述允许的误差值与多模态成像系统相对应，也就是说，对于不同的多模态成像系统，所述允许的误差值可以有所不同。

此外，根据配准精度要求的不同，所述允许的误差值也可以有所不同。

例如，所述多模态成像系统为SPECT-CT成像系统，所述SPECT-CT成像系统允许的误差值为1.5mm。

在其他实施例中，例如，多模态成像系统为PET-CT成像系统，所述PET-CT成像系统允许的误差值为1.5mm。

本发明多模态成像系统配准测试方法可以实现配准精度的测试和判断。有助于实现对多模态成像系统性能的评估与分析。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种多模态成像系统的配准测试设备，用于判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标，所述多模态成像系统包括至少两种不同成像方式的成像系统，其特征在于，所述多模态成像系统配准测试设备包括：

点源支撑装置，其上设有至少一个固定孔；

至少一个点源容器，所述点源容器可拆卸地设于点源支撑装置相应的固定孔中，所述点源容器包括绝缘本体以及设于绝缘本体上的盖体，所述绝缘本体具有一个收容空间；

至少一个点源，分别收容于相应点源容器的绝缘本体的收容空间中，其由用于各模态成像系统成像用的药剂混合而成的。

2.根据权利要求1所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述多模态成像系统测试设备用于对含有SPECT成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试，所述点源由SPECT成像用示踪剂与CT成像用造影剂均匀混合而成。

3.根据权利要求2所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述点源是由SPECT成像用示踪剂与CT成像用造影剂按体积比1:1进行混合而成的。

4.根据权利要求3所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述SPECT成像用示踪剂为99mTc溶液，所述CT成像用造影剂为泛影葡胺溶液。

5.根据权利要求1所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述多模态成像系统测试设备用于对含有PET成像系统与CT成像系统的多模态成像系统进行配准测试，所述点源主要由PET成像用示踪剂与CT成像用造影剂均匀混合而成的。

6.根据权利要求5所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述点源是由PET成像用示踪剂与CT成像用造影剂按体积比1:1进行混合而成的。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述点源支撑装置包括有机玻璃板以及设于有机玻璃板之间的支撑架，所述固定孔设于有机玻璃板上。

8.根据权利要求7所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述点源容器与点源支撑装置的有机玻璃板呈垂直状设置。

9.根据权利要求8中所述的多模态成像系统的配准测试设备，其特征在于，所述点源容器为注射器针头套管，所述点源容器由对伽马射线与X射线吸收低的材料制成。

10.一种多模态成像系统的配准测试方法，所述多模态成像系统包括至少两种不同成像方式的成像系统以及进出各成像系统的检查床，其特征在于，所述多模态成像系统配准测试方法包括如下步骤：

提供如权利要求1至9中任一项权利要求所述的多模态成像系统的配准测试设备；

将所述多模态成像系统配准测试设备置于多模态成像系统的检查床上；

使用多模态成像系统对多模态成像系统配准测试设备进行多模态成像扫描获得含点源信息的各个模态图像；

根据某一点源在各个模态图像中的位置获得该点源在各个模态图像中的位置偏差；

根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间的配准精度是否达标。

11.根据权利要求10所述的多模态成像系统的配准测试方法，其特征在于，所述根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间配准精度是否达标的过程是通过将所有点源在各个模态图像中的位置偏差与多模态成像系统允许的误差值进行比较获得的。

12.根据权利要求10所述的多模态成像系统的配准测试方法，其特征在于，所述根据所有点源在各个模态图像中的位置偏差判断多模态成像系统的各模态成像系统间配准精度是否达标的过程包括：确认所有点源在各个模态图像中的位置偏差是否不大于多模态成像系统允许的误差值。

13.根据权利要求12所述的多模态成像系统的配准测试方法，其特征在于，所述多模态成像系统为SPECT-CT成像系统，所述SPECT-CT成像系统允许的误差值为1.5mm。

14.根据权利要求12所述的多模态成像系统的配准测试方法，其特征在于，所述多模态成像系统为PET-CT成像系统，所述PET-CT成像系统允许的误差值为1.5mm。