同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像系统及方法.pdf

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，特别是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，及用图像批处理程序，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。

1.  一种同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像系统，含有PET机、MR机、CT机、图像处理工作站，其特征是：还含有可同时应用于PET机、MR机、CT机的可移动扫描用床，PET机、MR机、CT机设置在同一个机房，MR机与另外两台机CT机、PET机之间设置有隔磁门。

2.  按权利要求1所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像系统，其特征是所述的可移动扫描用床由可精确控制机器人和安放在上面的活动床板构成，活动床板是剖切面为弧形的床板，弧度和CT机、PET机、MR机本身固有床板配合。

3.  按权利要求1或2所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像系统，其特征是所述的活动床板为长形，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。

4.  一种同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，其特征是步骤如下：
1)，按照PET、MR或和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，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；
4)，扫描采集相同部位的MR、PET和CT三组图像；
5)，用图像处理工作站对三组图像进行三维重建，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图像，以及PET/MR和PET/CT进行配准和融合。

5.  按权利要求4所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，其特征是进一步优化进行二次配准融合，具体增加步骤：
7)，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图像和MR断层采集图像，图像转换为DICOM格式。通过数据接口，由图形工作站获取一组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融合的重建图像，用图形工作站的图像批处理程序，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再次配准和融合，获得高质量的PET/MR配准融合图像。

6.  按权利要求5所述的同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像方法，其特征是二次配准融合的具体方法是：
a)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；
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的选择第一次配准的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MR断层图像为基准，对高质量的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；
f)启动Review PET/MR软件，在软件界面内将PET图像颜色改为Hot伪彩色，调节PET图像透明度在30-50％之间，并调节PET、MR图像的对比度、亮度，使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融合图像进行临床诊断。

7.  按权利要求4或5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4)的具体方法是：
a)让受检对象安静休息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，传送至PET机进行PET显像，受检者不移动，用同一个固定枕固定颈部，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60分钟；
b)PET扫描结束后，传输至64排CT进行扫描，激光定位线同样定在OM线。扫描过程7秒钟；
c)传输受检者至MR机，进行常规全身T1、T2扫描、T2压脂呼吸门控扫描。MR显像激光定位线为OM线。常规扫描时间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，使用最低毫安值完成相同部位CT扫描。

8.  按权利要求4或5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三组图像转换为DICOM格式。通过数据接口，由工作站获取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。

9.  按权利要求4或5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)的具体方法是：
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，并参考维生素E小球位置。在不同层面上选取至少3个解剖位置相同的点，将小球对准后即获得同一层面上的MR、PET、CT图像，以及PET/MR和PET/CT配准融合图像；
a)选取CT连续断层图像载入软件，再选取PET横断层图像载入上述软件，在CT、PET同层面图像上选好至少3个解剖参照点，并参照小球位置，得到新的一组数据；
b)选取CT、MR图像载入图像软件，选取同层面图像定好解剖参照点，同样参照小球位置，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融合图像。

10.  按权利要求4或5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)的具体方法是：
第一次配准和融合的图像是重建后的图像，对应选取相同层面相同位置的PET图像和MR断层采集图像，图像转换为DICOM格式，通过数据接口，由工作站获取一组PET对应MR的横断、冠状和矢状面断层图像：
a)根据融合好的PETMR图像选取PET图像传输到图像工作站，格式为DICOM；
b)选择MR图像传输到图像工作站，格式为DICOM；
c)将PET、MR各层面图像重建成相同FOV数值，相同层厚进行保存。

同机房传动PET/CT/MR图像采集、配准和成像系统及方法
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，工作站上装有CT/PETFusion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：可控制精确移动机器人和放置在上面的活动床板。
可控制精确移动机器人的名称为：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机固有的扫描床和可移动机器人上的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，固定受检者的头部。
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三组图像。
五、用图像处理工作站对三组图像进行三维重建，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图像，以及PET/MR和PET/CT进行配准和融合。
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图像和MR断层采集图像，图像转换为DICOM格式。通过数据接口，由图形工作站获取一组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融合的重建图像，用图形工作站的图像批处理程序，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AW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MR断层图像为基准，对高质量的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AW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PET图像颜色改为Hot伪彩色，调节PET图像透明度在30-50％之间，并调节PET、MR图像的对比度、亮度，使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为本发明的可共用床板的结构图。
图3为权利要求4的流程图。
图4为权利要求5的流程图。
图5为权利要求6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本发明的优选实施例，本系统含有PET机、MR机、CT机、可移动扫描用床、图像处理工作站，PET机选用32环PET机，MR机选用1.5T单位的机器，CT机选用一般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，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，与三台机器连接，三台机器的扫描图像都将被输入至工作站。本系统中的可移动扫描用床，优选机器人型号为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，设置有导向用的轨道。
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，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卡槽，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下：
一、一般准备
按照PET、MR或和CT常规检查进行准备。
二、固定和扫描定位
将受检者摆位到可移动扫描用床上，放置MR线圈、固定，受检者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胶囊，直径约5毫米。该标记能被MR、PET和CT识别。
制作吸附18F-FDG的维生素E胶囊的方法：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、PET、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四轮机器人沿着地面的导向轨道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、受检者安静休息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，再由自动传输机器人传送至PET机房进行PET显像。要求受检者舒适躺好不要移动，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CT进行扫描，激光定位线同样定在OM线。扫描过程7秒钟。
3、机器人传输受检者至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OM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、利用图形处理工作站图像重建
将MR、PET和CT三组图像转换为DICOM格式。通过数据接口，由工作站获取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。在不同层面上选取至少3个解剖位置相同的点，将小球对准后即获得同一层面上的MR、PET、CT图像，以及PET/MR和PET/CT配准融合图像。
1、选取CT连续断层图像载入软件，再选取PET横断层图像载入上述软件。在CT、PET同层面图像上选好至少3个解剖参照点，并参照小球位置，得到新的一组数据。
2、选取CT、MR图像载入图像软件，选取同层面图像定好解剖参照点，同样参照小球位置，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图像和MR断层采集图像，图像转换为DICOM格式。通过数据接口，由工作站获取一组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图像传输到图像工作站，格式为DICOM。
2、然后选择MR图像传输到图像工作站，格式为DICOM。
3、将PET、MR各层面图像重建成相同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图像和MR断层采集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AW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MR断层图像为基准，对高质量的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AW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PET图像颜色改为Hot伪彩色，调节PET图像透明度在30-50％之间，并调节PET、MR图像的对比度、亮度，使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融合图像进行临床诊断。