小动物PET和小动物CT图像配准的研究

发布时间：2017-10-01 08:38

  本文关键词：小动物PET和小动物CT图像配准的研究

  更多相关文章： 小动物CT 小动物PET 多模态 图像配准 小动物床

【摘要】：近年来,随着计算机技术的发展和医学研究的需要,出现了越来越多的医学影像设备,如X线、CT(电子计算机断层扫描)、MRI(磁共振成像)、PET(正电子发射计算机断层成像)、SPECT(单光子发射计算机断层成像)、超声设备和荧光分子影像等。不同模态的医学影像设备在成像领域的侧重点不同,将反映不同信息的医学图像进行有机融合,则可以提供更为丰富的影像信息。由于多模态医学影像设备价格不菲,且已有的多模态一体机尚不能满足大多数多模态图像融合的需求,因而获取配准图像的通用模式成为了研究热点。本文以小动物PET和小动物CT图像配准为例,研究了多模态医学影像设备的通用配准方法。首先设计了一种小动物床,对已有体外特征标记点配准方案进行了改进,将优化后的配准装置固定在小动物床外侧。载有小动物的动物床可以在不同成像设备间转移。在转移和扫描过程中,小动物始终处于麻醉状态,故可假设两种设备间采集的图像符合刚体变换模型。配准装置可以在不同成像设备上显像,最终在图像断层平面呈现为特征标记点。通过寻找两组图像间相匹配的特征点即可计算空间转换关系,进而将分辨率较低的PET图像映射到CT图像空间,实现图像配准及融合。上述方案在寻找相匹配特征点的过程中计算量大,同时为达到一定的配准精度需要增加特征点的数量,因而实验操作和计算的复杂度大大提高。本文在上述方法思路基础上,进行了深入研究,提出了在两组图像空间内建立公共参考坐标系,以实现图像配准的新方案。该方案在小动物床外侧固定两根相交的特征直线导管,利用特征直线在CT和PET断层平面形成的特征点,采用直线拟合的方法将特征点序列进行直线拟合,可以将特征点寻找过程中所引入的误差减小。通过两条特征直线在两组图像空间内建立的公共参考坐标系,即可确定两组图像空间的转换关系,从而实现图像配准及融合。本文对两种方案的配准结果进行了模拟数据实验、体模数据实验以及活体小动物实验评估。通过目测检验和特征点匹配误差的计算,可知两种方案均可以实现小动物PET和小动物CT图像的配准。新的方案较已有方案具有计算过程更为简单,配准精度更高的特点。
【关键词】：小动物CT 小动物PET 多模态 图像配准 小动物床
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 显微医学影像设备9-10
• 1.2 多模态图像配准10-16
• 1.2.1 多模态图像配准概念10-11
• 1.2.2 多模态图像配准意义和应用11-13
• 1.2.3 多模态图像配准方法13-16
• 1.3 多模态图像融合16-18
• 1.3.1 基于空间域的图像融合方法16-17
• 1.3.2 基于变换域的图像融合方法17-18
• 1.4 多模态图像配准结果评估18
• 1.5 本文研究内容18-21
• 1.5.1 本文技术路线18-19
• 1.5.2 本文章节安排19-21
• 第二章 实验设备及图像数据解析21-31
• 2.1 实验设备及成像原理21-23
• 2.1.1 小动物CT21
• 2.1.2小动物PET21-23
• 2.2 显微图像数据预处理23-26
• 2.2.1 显微图像格式解析23-25
• 2.2.2 显微图像插值算法25-26
• 2.3 小动物床设计26-29
• 2.3.1 小动物床的设计26
• 2.3.2 麻醉及保温装置26-28
• 2.3.3 呼吸门控装置28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 基于空间特征点匹配的图像配准算法31-43
• 3.1 小动物床配准装置31
• 3.2 基于空间特征点匹配方法31-36
• 3.2.1 特征点提取及匹配32-34
• 3.2.2 空间转换矩阵计算34-35
• 3.2.3 特征匹配误差分析35-36
• 3.2.4 算法软件实现36
• 3.3 实验及结果36-42
• 3.3.1 体模配准实验及结果分析36-39
• 3.3.2 小动物活体配准实验及结果分析39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 基于空间参考坐标系变换的图像配准算法43-57
• 4.1 小动物床配准装置43
• 4.2 基于空间参考坐标系变换配准算法43-49
• 4.2.1 特征点提取及直线拟合44-46
• 4.2.2 参考坐标系的建立46
• 4.2.3 转换矩阵的计算46-48
• 4.2.4 算法软件实现48-49
• 4.3 实验及结果49-55
• 4.3.1 仿真实验及结果分析49-51
• 4.3.2 体模配准实验及结果分析51-52
• 4.3.3 小动物活体配准实验及结果分析52-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 5.1 总结57-58
• 5.2 展望58-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-65
• 作者简介65

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本文编号：952488