一种临床快速采集引导配准的方法及系统
技术领域
本发明涉及核医学技术领域，尤其涉及一种临床快速采集引导配准的方法及系统。
背景技术
传统的平行孔准直器分辨率和灵敏度较差，在采集过程中需多个角度旋转，无法满足心脏血流灌注的动态采集快速要求(20s-60s完成一次重建)。相比于需要旋转的平行孔准直器断层采集，多针孔准直器可在静态采集的情况下一次性实现多个角度信息的获取，无需旋转、更安全可靠。由于其高灵敏度和高分辨率在针对小器官的临床应用时，可实现心脏血流灌注采集。通过多针孔准直器与不同的扫描方式结合，如静态采集，动态采集(4D)、门控采集(4D)，多角度静态采集，连续采集，动态门控采集(5D)，可获取到信息量更大的图像，进一步获取更多临床定量分析指标。
鉴于核医学原理的特殊性，在开始采集时光子总计数较少统计噪声较高，需要累加一定时间后才可得到相对质量高的图像；此外系统还可能存在安装误差或准直器每次安装时的误差，可能导致多针孔焦心与理论焦心位置有偏差，以上都会影响SPECT和CT图像重建后的配准融合效果以及衰减校正对定量结果的准确性，进而影响采集图像有效性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种临床快速采集引导配准的方法及系统，旨在解决现有技术中的多针孔准直器只有虚拟焦心，临床时虚拟焦心不能准确对准目标器官，影响采集图像有效性的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种临床快速采集引导配准的方法，包括：
核医学设备引导CT采集；或者，
CT引导核医学设备采集；
当核医学设备引导CT采集时，
核医学设备探测器采集目标器官在单位时间内运动的投影图像，根据所述投影图像提取所述目标器官的运动轨迹；
根据所述运动轨迹计算所述目标器官在空间坐标系的绝对位置；
根据所述目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整所述核医学设备探测器直至所述核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
所述核医学设备探测器按预设采集条件对所述目标器官进行采集；或者，
当CT引导核医学设备采集时，
CT在指定位置对所述目标器官进行图像重建，根据重建后的所述目标器官的三视图选择所述目标器官的中心；
根据所述目标器官的中心计算扫描床及所述核医学设备探测器的最佳摆位参数；
所述扫描床及核医学设备探测器根据所述最佳摆位参数进行调整以使所述核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
所述核医学设备探测器按预设采集条件对所述目标器官进行采集。
进一步的，当核医学设备引导CT采集时，核医学设备探测器在指定位置对所述目标器官进行实时快速集采及投影图像重建，根据重建后的所述投影图像提取所述目标器官的中心；根据所述目标器官的中心计算所述目标器官在空间坐标系的绝对位置，根据所述目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整所述核医学设备探测器直至所述核医学设备探测器处于最佳位置；以及，所述核医学设备探测器按预设采集条件对所述目标器官进行采集。
进一步的，所述核医学设备探测器采集目标器官在单位时间内运动的投影图像，根据所述投影图像提取所述目标器官的运动轨迹；具体包括：
所述核医学设备探测器采集多个角度的针孔区域所述目标器官的等效位置，得到不同角度下所述目标器官在所述投影图像上的运动轨迹。
进一步的，所述多个角度的针孔区域所述目标器官的等效位置通过机架螺旋步进的方式进行采集。
进一步的，所述多个角度的针孔区域所述目标器官的等效位置的计算的方法为极大似然概率法、重心法或最大值法。
进一步的，当所述核医学设备探测器处于最佳位置时，根据所述最佳位置、SPECT位置及CT位置来引导CT的扫描范围及相对扫描床的移动距离，最终完成多模态配准；所述最佳位置由所述扫描床及核医学设备探测器根据所述最佳摆位参数进行调整而确定。
进一步的，所述根据所述目标器官的中心计算扫描床及所述核医学设备探测器的最佳摆位参数，所述扫描床及核医学设备探测器根据所述最佳摆位参数进行调整以使所述核医学设备探测器处于最佳位置；具体包括：
根据所述CT和核医学设备的位置计算所述核医学设备采集位置对应的机械值，同时根据所述CT提取所述目标器官的位置及人体、床板的外部轮廓，进行最优化路径选择；调整扫描床及所述核医学设备探测器的相对位置以使所述核医学设备探测器的焦心与所述目标器官的中心重合，以避免与人体干涉。
进一步的，所述核医学设备包括多针孔准直器、单针孔准直器、汇聚型准直器或发散性准直器。
进一步的，所述核医学设备探测器采集所述目标器官在单位时间内运动的投影图像时，连续采集或者步进断层采集；所述连续采集的时间范围是30s-60s，所述步进断层采集的时间间隔是10s。
本发明还提供了一种临床快速采集引导配准的系统，包括：
提取模块，用于根据核医学设备探测器采集的目标器官在单位时间内运动的投影图像提取所述目标器官的运动轨迹；
计算模块，用于根据所述提取模块提取的所述目标器官的运动轨迹计算所述目标器官在空间坐标系的绝对位置；
调整模块，用于根据所述计算模块计算的所述目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整所述核医学设备探测器直至所述核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
采集模块，用于对所述目标器官按预设采集条件进行采集；
或者，
提取模块，用于根据核医学设备探测器在指定位置对所述目标器官进行实时快速采集及重建的投影图像提取所述目标器官的中心；
计算模块，用于根据所述提取模块提取的所述目标器官的中心计算所述目标器官在空间坐标系的绝对位置；
调整模块，用于根据所述计算模块计算的所述目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整所述核医学设备探测器直至所述核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
采集模块，用于对所述目标器官按预设采集条件进行采集；
或者，
选择模块，用于根据CT在指定位置对所述目标器官进行重建的图像选择所述目标器官的中心；
计算模块，用于根据所述选择模块选择的所述目标器官的中心计算扫描床及所述核医学设备探测器的最佳摆位参数；
调整模块，用于根据所述计算模块计算的所述最佳摆位参数对所述扫描床及核医学设备探测器进行调整以使所述核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
采集模块，用于对所述目标器官按预设采集条件进行采集。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
1、通过SPECT结合CT进行复合扫描，即可以得到扫描部位的解剖结构，又可以知道组织器官的密度分布用于SPECT的衰减校正，重建后得到定量结果，提取对应得生理参数指标做进一步的临床诊断，解决了多针孔准直器只有虚拟焦心及系统(准直器)安装误差，导致多针孔焦心与理论焦心位置有偏差，影响SPECT和CT图像重建后的配准融合效果及衰减校正对定量影响的问题，确保实际临床适用时准确对准目标器官后再进行正式采集及采集图像的有效性；
2、根据目标器官的中心计算目标器官在空间坐标系的绝对位置，该方法直接通过处理投影数据即可准确得到目标器官的中心位置，无需进一步的采集和重建，且在远离位置下可调整空间较大，与病人体位干涉的可能较小，安全可靠；
3、在CT重建完成后的三视图界面选择目标器官中心，可通过调整CT图像多层去选择合适器官中心，由于核医学分子影像和解剖CT图像显示图像特征不同，可通过拖动固定大小的感兴趣框来确认，减小技师操作难度。
附图说明
图1为本发明第一实施例的临床快速采集引导配准的方法在核医学设备引导CT采集时的流程图；
图2为本发明第二实施例的临床快速采集引导配准的方法在核医学设备引导CT采集时的流程图；
图3为本发明实施例的临床快速采集引导配准的方法在CT引导核医学设备采集时的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
参见图1所示，在一个实施例中，本发明提供了一种临床快速采集引导配准的方法，核医学设备引导CT采集，包括：
步骤S001，核医学设备探测器采集目标器官在单位时间内运动的投影图像，根据投影图像提取目标器官的运动轨迹；
步骤S002，根据运动轨迹计算目标器官在空间坐标系的绝对位置；
步骤S003，根据目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整核医学设备探测器直至核医学设备探测器处于最佳位置；
步骤S004，核医学设备探测器按预设采集条件对目标器官进行采集。
其中，目标器官在空间坐标系的绝对位置的确认流程为：已知SPECT设备的空间坐标系下核医学设备探测器位置、特殊准直器的物理结构参数、相对安装位置、当前各个运动轴的机械空间位置，可直接根据几何关系计算得到使得和目标器官中心重合的对应的机械值。以上方法直接通过处理投影数据即可准确得到目标器官的中心位置，无法进一步的采集和重建，且在远离位置下可调整空间较大，与病人体位干涉的可能较小，安全可靠。
本实施例中的核医学设备为SPECT，包括特殊准直器，该特殊准直器也适用于非平行孔准直器，即包括多针孔准直器、单针孔准直器，汇聚型准直器、发散性准直器等。
本发明提供的一种临床快速采集引导配准的方法，与现有技术相比，通过SPECT结合CT进行复合扫描，即可以得到扫描部位的解剖结构，又可以知道组织器官的密度分布用于SPECT的衰减校正，重建后得到定量结果，提取对应的生理参数指标做进一步的临床诊断，解决了多针孔准直器只有虚拟焦心及系统(准直器)安装误差，导致多针孔焦心与理论焦心位置有偏差，影响SPECT和CT图像重建后的配准融合效果及衰减校正对定量影响的问题，确保实际临床适用时准确对准目标器官后再进行正式采集及采集图像的有效性。
参见图2所示，在另一个实施例中，本发明提供了又一种临床快速采集引导配准的方法，核医学设备引导CT采集，包括：
步骤S001a，核医学设备探测器在指定位置对目标器官进行实时快速集采及投影图像重建，根据重建后的投影图像提取目标器官的中心；
步骤S002a，根据目标器官的中心计算目标器官在空间坐标系的绝对位置；
步骤S003a，根据目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整核医学设备探测器直至核医学设备探测器处于最佳位置；
步骤S004a，核医学设备探测器按预设采集条件对目标器官进行采集。
其中，目标器官在空间坐标系的绝对位置的确认流程为：已知SPECT设备的空间坐标系下核医学设备探测器位置、特殊准直器的物理结构参数、相对安装位置、当前各个运动轴的机械空间位置，可直接根据几何关系计算得到使得和目标器官中心重合的对应的机械值。以上方法直接通过处理投影数据即可准确得到目标器官的中心位置，无需进一步的采集和重建，且在远离位置下可调整空间较大，与病人体位干涉的可能较小，安全可靠。
具体的，根据核医学设备探测器实时采集扫描床和目标器官的空间位置以调整扫描床使目标器官处于核医学设备探测器的视野范围内；核医学设备探测器采集预定时间的目标器官的图像信息，对图像信息进行快速重建以得到目标器官的高噪声图像；对高噪声图像进行处理以提取目标器官的中心位置，将目标器官的中心位置转化为空间坐标；根据目标器官的空间坐标调整核医学设备探测器及扫描床的位置，直至核医学设备探测器处于最佳位置，开始按采集条件对图像进行正式采集。工作位置下快速重建可一步得到准确的目标器官的中心位置，甚至可以得到相对高噪声的目标器官的重建效果，供大夫提取预判及做对应处理。
参见图3所示，在另一个实施例中，本发明提供了又一种临床快速采集引导配准的方法，CT引导核医学设备采集，包括：
步骤S001b，CT在指定位置对目标器官进行图像重建，根据重建后的目标器官的三视图选择目标器官的中心；
步骤S002b，根据目标器官的中心计算扫描床及核医学设备探测器的最佳摆位参数；
步骤S003b，根据CT提取到人体轮廓，扫描床及核医学设备探测器根据最佳摆位参数进行调整以使核医学设备探测器处于最佳位置，以避免与人体干涉；
步骤S004b，核医学设备探测器按预设采集条件对目标器官进行采集。
具体的，根据CT采集的预设切片上的目标器官的中心位置，根据目标器官的中心位置的空间关系计算得到扫描床及核医学设备探测器最佳摆位参数，扫描床及核医学设备探测器根据最佳摆位参数调整至最佳位置，开始按采集条件对图像进行正式采集。在CT重建完成后的三视图界面选择目标器官中心，可通过调整CT图像多层去选择合适器官中心，由于核医学分子影像和解剖CT图像显示图像特征不同，可通过拖动固定大小的感兴趣框来确认，减小技师操作难度。针对异型器官则优先选取靠近体表位置。
在一个实施方式中，核医学设备探测器采集目标器官在单位时间内运动的投影图像，根据投影图像提取目标器官的运动轨迹；具体包括：核医学设备探测器采集多个角度的针孔区域目标器官的等效位置，得到不同角度下目标器官在投影图像上的运动轨迹。
在一个实施方式中，多个角度的针孔区域目标器官的等效位置通过机架螺旋步进的方式进行采集。核医学设备探测器采集目标器官在单位时间内运动的投影图像时，连续采集或者步进断层采集；连续采集的时间范围是30s-60s，步进断层采集的时间间隔是10s。具体的，根据患者体位(头先/脚先、仰卧/俯卧、左心/右心)确认机架旋转方向，原则上从床板正上方向病人心脏所在方向旋转到与床板一侧垂直，全程约90°，可连续旋转30-50°(后处理为多帧单位时间的投影图像，30s-1min)或者3-5个步进断层采集(单个角度约10s)，同时床板延轴向移动约5-15cm。通过控制SPECT的主回转机架进行部分角度的连续扫描，同时以较低速度移动床板位置，使得多针孔视野可以覆盖人体的目标器官如心脏的绝大部分位置。
在一个实施方式中，多个角度的针孔区域目标器官的等效位置的计算的方法为极大似然概率法、重心法或最大值法。本实施例中，通过小角度的螺旋步进快速采集方式，采用极大似然概率法、重心法或最大值法等计算多帧图像对应不同针孔区域目标器官等效位置，即得到不同角度下目标器官在投影图像上的运动轨迹图。
在一个实施方式中，当核医学设备探测器处于最佳位置时，根据最佳位置、SPECT位置及CT位置来引导CT的扫描范围及相对扫描床的移动距离，最终完成多模态配准；最佳位置由扫描床及核医学设备探测器根据最佳摆位参数进行调整而确定。
在一个实施方式中，根据目标器官的中心计算扫描床及核医学设备探测器的最佳摆位参数，扫描床及核医学设备探测器根据最佳摆位参数进行调整以使核医学设备探测器处于最佳位置；具体包括：根据CT和核医学设备的位置计算核医学设备采集位置对应的机械值，同时根据CT提取目标器官的位置及人体、床板的外部轮廓，进行最优化路径选择；调整扫描床及核医学设备探测器的相对位置以使核医学设备探测器的焦心与目标器官的中心重合，以避免与人体干涉。
在一个实施方式中，核医学设备包括多针孔准直器、单针孔准直器、汇聚型准直器或发散性准直器。本实施例中，核医学设备为配置多针孔准直器的SPECT。除此之外，还适用于配置单针孔准直器、汇聚型准直器或发散性准直器等虚拟焦心的设备(系统)。
在一实施方式中，临床快速采集引导配准的系统，包括：
提取模块，用于根据核医学设备探测器采集的目标器官在单位时间内运动的投影图像提取目标器官的运动轨迹；
计算模块，用于根据提取模块提取的目标器官的运动轨迹计算目标器官在空间坐标系的绝对位置；
调整模块，用于根据计算模块计算的目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整核医学设备探测器直至核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
采集模块，用于对目标器官按预设采集条件进行采集；
或者，
提取模块，用于根据核医学设备探测器在指定位置对目标器官进行实时快速采集及重建的投影图像提取目标器官的中心；
计算模块，用于根据提取模块提取的目标器官的中心计算目标器官在空间坐标系的绝对位置；
调整模块，用于根据计算模块计算的目标器官在空间坐标系的绝对位置，调整核医学设备探测器直至核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
采集模块，用于对目标器官按预设采集条件进行采集；
或者，
选择模块，用于根据CT在指定位置对目标器官进行重建的图像选择目标器官的中心；
计算模块，用于根据选择模块选择的目标器官的中心计算扫描床及核医学设备探测器的最佳摆位参数；
调整模块，用于根据计算模块计算的最佳摆位参数对扫描床及核医学设备探测器进行调整以使核医学设备探测器处于最佳位置；以及，
采集模块，用于对目标器官按预设采集条件进行采集。
本发明提供的一种临床快速采集引导配准的系统，通过SPECT结合CT进行复合扫描，即可以得到扫描部位的解剖结构，又可以知道组织器官的密度分布用于SPECT的衰减校正，重建后得到定量结果，提取对应得生理参数指标做进一步的临床诊断，解决了多针孔准直器只有虚拟焦心及系统(准直器)安装误差，导致多针孔焦心与理论焦心位置有偏差，影响SPECT和CT图像重建后的配准融合效果及衰减校正对定量影响的问题，确保实际临床适用时准确对准目标器官后再进行正式采集及采集图像的有效性。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
