CN104523287A - 用于头颈部pet、ct及mr图像融合的立体定向框架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于头颈部PET、CT及MR图像融合的立体定向框架，包括U字型弯板，其两个翼板上均分别设有与翼板方向一致的导向滑槽，导向滑槽中滑块与翼板固定，两滑块和前板上均安装有自外侧顶向内侧的尖头顶丝，U字型弯板上至少设有三条卡槽，且至少有两条卡槽是相互倾斜的，卡槽中设有定位棒，本发明中包括有三套分别罐装有PET、CT和MR显像剂的定位棒，同时有一套定位棒固定在所述U字型弯板的外侧面上的卡槽中；可通过更换定位棒，为PET、CT或MR三种不同影像数据添加定位信息，通过外部特征点提取法实现两种以上扫描图像的精确融合。本发明操作简便，可用于任意品牌、型号的PET、CT或MR机，实现了昂贵PET/CT、PET/MR机的主要功能，提升了单项设备的应用价值。

Description

用于头颈部PET、CT及MR图像融合的立体定向框架

技术领域

本发明涉及一种用于医学影像学诊断的辅助设备，具体涉及一种头颈部便携式立体定向框架，用于PET、CT及MR图像融合，可替代PET/CT、PET/MR一体机的主要功能。

背景技术

随着现代医学、放射学和计算机技术的不断进步，医学影像技术的发展日新月异，各种基于不同成像原理的医学影像层出不穷。到目前为止医学影像学成像模式可分为解剖结构成像及功能代谢成像两大类。其中，CT、MR能反映人体的解剖结构信息，可以进行三维成像。CT扫描速率快、空间分辨率高且对刚体(骨、关节等)病灶成像清晰，但对软组织(血管、神经、***、关节囊等)病灶的显像不如MR；MR具有较高的组织结构分辨率，无辐射且可进行多序列成像，但对骨组织成像效果较差。PET属于功能成像，可以反映人体组织细胞的功能变化和活体分子水平的变化，从而能发现早期癌变、成功的鉴别肿瘤的良恶性，同时给出恶性肿瘤的最大边界，属于功能成像，但其分辨率和信噪比较低，不能很好地满足临床诊断要求。PET、CT及MR有着明显的互补优势且在神经***疾病的定位、定性诊断和指导疾病治疗方面起着重要的作用。如果能够将PET、CT及MR图像进行融合，就可以将同层面、不同检查方法的直观图像进行对比，同时显示各自的影像结果，为医生提供更科学更全面的诊断依据，制定出更合理的治疗方案。目前，多模态图像的配准融合趋于自动化、精确化。基于立体定位框架的外部特征法具有任何非侵入方法所无法比拟的图像配准精度，且定位简单，较准确，成像后可以全自动进行配准，对位参数易于计算，不需复杂的优化算法。此法作为一种主要的配准融合方式被广泛应用于头颈部。

目前，由于不同成像模式的图像之间存在相当大的差异，如研究部位空间位置的变化、噪声影响不同、成像参数不同等，医学图像配准融合依然存在大量的技术问题亟待解决。现有的PET/CT机、PET/MRI机价格昂贵，大多医院无此配置，虽可实现PET、CT、MRI检测，但仍无法做到精确定位扫描，从而得到同一层面的检测结果；即使得行到了同一层面的检测结果，两幅不同的图像进行简单的重叠对比，也不可能得出相应的结论；且现有的图像融合方式并不能实现任意品牌、型号的PET、CT或MR机的图像配准融合。

发明内容

本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种用于头颈部医学图像融合的立体定向框架，借助本发明中的定位棒，在图像融合中使得两种影像检查图像可以精确地重叠到相同的层面，从而使PET扫描图像、CT扫描图像和MR扫描图像融合得以实现，使现有的影像学检查发挥更大的作用。

为了解决上述技术问题，本发明一种用于头颈部PET、CT及MR图像融合的立体定向框架予以实现的技术方案是，该便携式立体定向框架包括由前板和两个翼板构成的U字型弯板，所述U字型弯板的两个翼板上均分别设有导向滑槽，所述导向滑槽的走向与所述翼板的长度方向一致，所述滑块的一端插在所述导向滑槽中，所述滑块与翼板之间采用顶紧螺栓固定，所述滑块的另一端和所述前板上均分别设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设有尖头顶丝，所述尖头顶丝的旋进使尖头顶丝自U字型弯板的外侧顶向内侧；U字型弯板的外侧面上至少设有三条卡槽，所有卡槽中至少有两条卡槽是相互倾斜的，所述卡槽中设有定位棒，所述定位棒由空心管和堵头构成，所述定位棒包括三套分别罐装有PET显像剂、CT显像剂和MR显像剂的定位棒，每套定位棒的数量与卡槽的数量相同，同时有一套定位棒固定在所述U字型弯板的外侧面上的卡槽中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明便携式立体定向框架安装和定位操作简单，便于携带，可用于任意品牌、型号的PET、CT或MR机，实现了PET/CT机、PET/MR机的主要功能，提升了单项设备的应用价值，且成本远低于现有的PET/CT机、PET/MR机。其检测结果能对头面部固定的解剖部位如颅内占位性病变、眼眶部肿瘤、腮腺及咽喉部病变及相同病变区域内同时显示PET、CT和MR扫描结果。整合后的图像比组成它的各个子图具有更优越的性能，综合整体信息大于各部分信息之和，即信息论中1+1>2的效果。它可更加精确、直观、全面地为医生提供头颈部病变性质、范围、形态等解剖结构变化及代谢功能等信息，提供单一影像检查难以发现或定位的疾病诊断信息，突出各自的检测优势和特点，为科研、临床诊断和治疗提供了更有效、精确、直观的帮助。

利用本发明立体定位支架配合医学影像学检查，在临床上可用于帮助头颈部肿瘤、炎症、脑梗塞等相似疾病的相互鉴别；帮助判断肿瘤的良恶性及精确部位，明确毗邻关系；明确肿瘤增殖活跃地带、肿瘤细胞聚集地带和坏死地带，判断肿瘤临床分期；极大地提高临床诊断的效率和可靠性。更加合理地指导肿瘤外科治疗、放疗及伽马刀治疗等个体化治疗方案的制定，有助于评估疗效，具有非常重要的临床应用价值。

附图说明

图1是本发明头颈部PET、CT与MR图像融合的立体定向框架示意图；

图2是本发明头颈部PET、CT与MR图像融合的立体定向框架分解图；

图3是图2中所示U字型弯板的背面结构示意图。

图中：

1-U字型弯板  2、4-滑板      3、5、9-尖头顶丝

6-卡槽     7、8-顶紧螺栓  10-定位棒

11-导向滑槽

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本发明一种用于头颈部PET、CT及MR图像融合的立体定向框架，包括U字型弯板1和两个滑板2和4，所述U字型弯板1由前板和两个翼板构成，所述U字型弯板1的两个翼板上均分别设有导向滑槽11，如图3所示，所述导向滑槽11的走向与所述翼板的长度方向一致，所述滑板2和4的一端插在两个翼板上设有的导向滑槽11中，所述滑板2和4可以沿所在导向滑槽11滑动，以满足不同颅型人的要求，每个滑板2和4与翼板之间分别采用顶紧螺栓7和8固定，所述滑板2和4的另一端和所述前板上均分别设有螺纹通孔，三个螺纹通孔内分别设有尖头顶丝3、5、9，三个尖头顶丝3、5、9的旋进使尖头顶丝3、5、9自U字型弯板1的外侧顶向其内侧，安装固定时，通过三个尖头顶丝3、5、9顶在颅脑上3个固定部位，从而带有两个滑板2和4的U字型弯板1固定于体外，并保持其整体的稳定性。

所述U字型弯板1的外侧面上至少设有三条卡槽6，所有卡槽6中至少有两条卡槽6是相互倾斜的，所述卡槽6中设有一定位棒10，即其中至少有两条定位棒10是按照相交布置的，将多条定位棒10相对错开布置，有利于为后续图像融合中图层的叠加提供准确的定位基准，因为，在图像处理中，三点可确定一个平面，通过倾斜排列的至少三条定位棒，可以为不同层面图像提供定位基准，如图1所示，选择四条定位棒，可以提供四个点以确定一个平面，使得PET或CT或MR所得图像中的每层图像均拥有各自对应的四个点，以一种影像检查方法所得图像上某一层面为基础，根据其上的四个基准点，在另外两种或一种检查方法的重建图像上找其对应的层面，并将二者进行融合，以实现精确到点对点的图像融合。

所述定位棒10由空心管和堵头构成；本发明中包括有三套分别罐装有PET显像剂、CT显像剂和MR显像剂的定位棒10，每套定位棒10的数量与卡槽的数量相同，作扫描检查时，同时有一套罐装有相应显像剂的定位棒3固定在所述U字型弯板1的外侧面上的卡槽6中。通过在定位棒中填充不同显像剂，用于PET、CT及MR图像的定位，因此，本发明可通过更换不同定位棒用于PET、CT及MR图像的两两融合，或三者间图像融合。

本发明中各构件材料的选择原则是：只要是可同时应用于PET、CT、MR成像且不影响成像效果的材料均可。

本发明用于头颈部PET、CT及MR图像融合的立体定向框架的使用过程如下：

步骤一、将未安装有定位棒的立体定向框架固定于患者的颅骨；具体操作是：

先将两个滑板2、4***U字型弯板1两侧翼板的导向滑槽11内，并将该U字型弯板1放置在患者头部的合适位置，通过推拉U字型弯板1两侧滑板2和4，初步适应佩带者的头颅大小，将三个尖头顶丝3、5、9拧紧，使其能够固定在佩带者头颅的外侧，拧紧顶紧螺栓7、8将滑板2、4固定，从而将带有两侧滑板2和4的U字型弯板1固定于患者头部；因为行扫描检查时通常为仰卧，因此本发明框架设计为具有三面实体，在安装时通过前方及左右两侧的三个点(三个尖头顶丝)与头颅接触是较为稳定的，因此，根据头颅外形的特点，所述两个翼板端部之间的距离应小于前板的长度。

步骤二、通过以下方法获取患者的腹盆部MR扫描图像、PET扫描图像和CT扫描图像中的两种以上扫描图像，且无前后顺序：

2‐A、获得MR扫描图像：

患者仰卧于MR检查床上，将罐装有顺磁性对比剂的多个定位棒分别通过卡槽固定在U字型弯板的外侧面上；进行三维MR扫描，记录扫描图像信息数据；

2‐B、获得PET扫描图像：

患者仰卧于PET检查床上，将罐装含有PET示踪剂的多个定位棒分别通过卡槽固定在U字型弯板的外侧面上；进行PET扫描，并记录扫描图像信息数据；

2-C、获得CT扫描图像：

患者仰卧于CT检查床，将罐装有碘剂高密度造影剂的多个定位棒分别通过卡槽固定在U字型弯板的外侧面上；进行CT扫描，并记录扫描图像信息数据；

步骤三、按外部特征提取法从步骤二获得的每幅扫描图像信息数据中提取定位棒所提供的标记点，以该标记点作为图像融合的基准点；通过Photoshop计算机软件进行图像整合、重构处理，如果有条件实现三维PET扫描时，在图像融合过程中，可以任选PET、CT或MR扫描图像重建出所需角度的图像，并以此图像中的基准点为标准，重建另外一种或两种扫描图像，把相同层面的PET、CT或MR重建图像进行两两融合或三者同时融合；当仅可行二维PET扫描时，在图像融合过程中，则以PET标准轴位上的基准点为标准，重建CT和/或MR检查图，最后将相同层面的PET扫描图像信息融合在CT和/或MR重建图像上，从而实现在同一幅图像中显示上述两种以上的扫描图像信息。

以下是应用本发明立体定向框架配合医学影像检查的一个案例：

患者因发作性眩晕、呕吐、伴行走不稳12d由外院转入本院。既往无糖尿病、高血压及冠心病史，血压135/95mmHg。查体：神志清、精神差、被动***，查体合作。左侧指鼻试验不稳准、轮替试验协调、跟-膝-胫试验不稳准，眼震。外院行CT和MRI(平扫+强化)示：左侧小脑半球占位，第四脑室右移。头颅安装本发明后，分别行PET(蛋氨酸作为示踪剂)和MRI扫描，将以上扫描所得的图像进行融合，结果显示CT和MRI显示的病变区域小于PET异常代谢区域。尤其值得注意的是PET与MRI图像融合后的图像还显示出右侧小脑半球灰质异常高代谢病灶区，而MRI和CT未见明显异常。患者实施了颅内肿瘤大部切除术，病理回报示：星形细胞瘤。此报告与PET、CT和MRI融合图像显示病灶的性质一致。

PET-MR融合图像可明确病变位置及性质，指导临床治疗计划的制定。同时，融合后的图像可在早期发现转移病灶，对评估颅内恶性肿瘤的转移及分期具有重要价值。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种用于头颈部PET、CT及MR图像融合的立体定向框架，其特征在于：

该立体定向框架包括U字型弯板和两个滑板，所述U字型弯板由前板和两个翼板构成，所述U字型弯板的两个翼板上均分别设有导向滑槽，所述导向滑槽的走向与所述翼板的长度方向一致，所述滑板的一端插在所述导向滑槽中，所述滑板与翼板之间采用顶紧螺栓固定，所述滑板的另一端和所述前板上均分别设有螺纹通孔，所述螺纹通孔内设有尖头顶丝，所述尖头顶丝的旋进使尖头顶丝自U字型弯板的外侧顶向内侧；U字型弯板的外侧面上至少设有三条卡槽，所有卡槽中至少有两条卡槽是相互倾斜的，所述卡槽中设有一定位棒，所述定位棒由空心管和堵头构成；该立体定向框架包括有三套分别罐装有PET显像剂、CT显像剂和MR显像剂的定位棒，每套定位棒的数量与卡槽的数量相同，同时有一套定位棒固定在所述U字型弯板的外侧面上的卡槽中。

2.根据权利要求1所述用于头颈部PET、CT及MR图像融合的立体定向框架，其特征在于：所述两个翼板端部之间的距离小于前板的长度。