基于PET-MR的心肌采集与定量分析系统.pdf

《基于PET-MR的心肌采集与定量分析系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PET-MR的心肌采集与定量分析系统.pdf（8页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310587818.7(22)申请日 2023.05.23(71)申请人 大连医科大学附属第一医院地址 116001 辽宁省大连市西岗区中山路222号(72)发明人 冯洪波杜雪梅张硕陆陟李迪宋成杨阳郝佳欣(74)专利代理机构 大连大工智讯专利代理事务所(特殊普通合伙)21244专利代理师 梁左秋(51)Int.Cl.A61B 5/055(2006.01)A61B 6/03(2006.01)(54)发明名称一种基于PET-MR的心肌采集与定量分析系统(57)摘要本发明涉及医学图像采集及处理技术。

2、领域，提供一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，包括：对患者进行PETMR心肌显像，获取患者心脏PET的生数据、水脂分离MR图像和多对比度MR图像；对屏气状态下的PET生数据进行衰减校正并重建，得到屏气状态下的PET图像；将屏气状态下的PET图像与屏气状态下的心脏舒张末期的bSSFP图像进行融合配准，得到配准后的PET图像；在心脏舒张末期的bSSFP图像上对左室心肌进行17节段的分割；将分割结果映射在PET图像上，获取每个节段的定量指标并生成左室靶心图。本发明能够对左室进行精确的分割，进而获得精准的PET定量分析指标。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 116602649 A202。

3、3.08.18CN 116602649 A1.一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、对患者进行PETMR心肌显像，获取患者心脏PET的生数据、用于衰减校正的水脂分离MR图像和多对比度MR图像；其中，所述多对比度MR图像包括心脏舒张末期的bSSFP图像；步骤S2、根据呼吸绑带获取的呼吸曲线，将采集过程分成屏气状态和非屏气状态，从PET生数据中提取屏气状态下的PET生数据，对屏气状态下的PET生数据进行衰减校正并重建，得到屏气状态下的PET图像；步骤S3、将屏气状态下的PET图像与屏气状态下的心脏舒张末期的bSSFP图像进行融合配准，得到配准后的PET图像。

4、；步骤S4、在心脏舒张末期的bSSFP图像上对左室心肌进行17节段的分割；步骤S5、将分割结果映射在PET图像上，获取每个节段的定量指标并生成左室靶心图。2.根据权利要求1所述的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，PETMR心肌显像采用呼吸门控和心电门控双门控的采集方法，PET采集模式为列表模式。3.根据权利要求1所述的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，在S2步骤中，从呼吸曲线中将屏气状态和非屏气状态的时间段提取出来，对列表模式的PET生数据进行重组，得到屏气状态下的PET生数据。4.根据权利要求3所述的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，在S。

5、2步骤中，提取屏气状态下的PET生数据后，采用3D OSEM重建算法，使用点扩散函数和飞行时间技术对屏气状态下的PET生数据进行重建；其中，使用屏气状态下采集的水脂分离图像进行PET的衰减校正。5.根据权利要求1所述的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，在步骤S3中，图像配准采用刚性配准的方法，将屏气状态下的PET图像配准到心脏舒张末期的bSSFP图像上，使两种模态的数据空间位置保持一致。6.根据权利要求1所述的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，在步骤S4中，采用全自动的分割算法，在心脏舒张末期的bSSFP图像上，将左室心肌进行17节段的分割。7.根据权利要求。

6、6所述的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，在步骤S4中，将左室心肌进行17节段的分割的过程：根据心尖和二尖瓣平面的中心确定心脏主轴，找到垂直主轴方向的切平面，将心脏主轴分为4等份，生成4个圆环形切片，分别代表心肌的基底部、中部、心尖部和心尖；再将基底部和中部分成6段，分别是前壁、前室间隔、下室间隔、下壁、前侧壁、下侧壁；心尖部分成4段，分别是前壁、室间隔、下壁、侧壁。8.根据权利要求1所述的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，其特征在于，在步骤S5中，分别对心脏舒张末期的bSSFP图像上的17个分段进行二值化处理，得到每个分段的掩膜图像。分别将17个分段的MR掩膜图像和配。

7、准后的PET图像相乘，得到每个分段的心肌PET图像。对每个心肌分段的PET图像计算其SUV均值，根据AHA 17分段标准，生成左室SUV均值的靶心图。权利要求书1/1 页2CN 116602649 A2一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统技术领域0001本发明涉及医学图像采集及处理技术领域，尤其涉及一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统。背景技术0002一体化正电子发射断层显像(Positron Emission Tomography，PET)/磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)系统(PETMR)是近年来兴起的一种融合显像技术，充分利用两者在解。

8、剖定位和功能显像上的优势，在肿瘤、神经、心脏等疾病的诊断中具有重要的意义，特别是对于心肌病变的评价和疗效评估方面有着重要的价值。0003在各种无创伤的影像评估手段中，以18FFDG PET显像在心肌存活的评价中被认为是“金标准”。18FFDG是一种阴性显像剂，梗死的心肌对其不摄取，图像上缺损的区域一般认为是出现梗死的心肌。与此同时以18FFAPI、18FAV45等为代表的阳性显像则可以评价心肌纤维化、淀粉样变等其他病变，出现药物显著摄取的区域，被认为是病变区域。阴性显像由于心肌整体显示相对清晰，判读容易，半定量分析技术成熟，但对于阳性显像，目前没有理想的半定量分析技术。0004心肌病变的位置和。

9、程度对于疾病的诊断及治疗方案的制定有着重要的价值，通过美国心脏病协会(American Heart Association，AHA)推荐的17分段法对左室心肌进行分段，可以检测心肌病变的位置及程度。然而，现在的技术无法对阳性显像的PET图像进行准确的17分段的分割。0005一体化PETMR系统可以同时采集PET和MR的数据，因此通过MR的结构像对心肌进行分段，再映射在PET图像上的方法是可行的。然而，在心脏PET/MR采集中，通常PET采集是在自由呼吸状态下采集，而MR是在屏气状态下采集，导致PET和MR配准困难，难以通过MR的结构像来对PET图像的心肌进行分割。发明内容0006本发明主要解决。

10、现有技术PET和MR配准困难，难以通过MR的结构像来对PET图像中的心肌进行分割等技术问题，提出一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，充分利用呼吸绑带记录的动态呼吸数据，提取屏气状态下PET生数据，获取屏气状态的PET图像，并与屏气状态的MR图像进行配准，利用软组织高分辨率的MR图像，可以对左室进行精确的分割，进而获得精准的PET定量分析指标。0007本发明提供了一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，包括如下步骤：0008步骤S1、对患者进行PETMR心肌显像，获取患者心脏PET的生数据、用于衰减校正的水脂分离MR图像和多对比度MR图像；其中，所述多对比度MR图像包括心脏舒张末期的。

11、bSSFP图像；0009步骤S2、根据呼吸绑带获取的呼吸曲线，将采集过程分成屏气状态和非屏气状态，从PET生数据中提取屏气状态下的PET生数据，对屏气状态下的PET生数据进行衰减校正并说明书1/4 页3CN 116602649 A3重建，得到屏气状态下的PET图像；0010步骤S3、将屏气状态下的PET图像与屏气状态下的心脏舒张末期的bSSFP图像进行融合配准，得到配准后的PET图像；0011步骤S4、在心脏舒张末期的bSSFP图像上对左室心肌进行17节段的分割；0012步骤S5、将分割结果映射在PET图像上，获取每个节段的定量指标并生成左室靶心图。0013优选的，PETMR心肌显像采用呼吸门。

12、控和心电门控双门控的采集方法，PET采集模式为列表模式。0014优选的，在S2步骤中，从呼吸曲线中将屏气状态和非屏气状态的时间段提取出来，对列表模式的PET生数据进行重组，得到屏气状态下的PET生数据。0015优选的，在S2步骤中，提取屏气状态下的PET生数据后，采用3D OSEM重建算法，使用点扩散函数和飞行时间技术对屏气状态下的PET生数据进行重建；其中，使用屏气状态下采集的水脂分离图像进行PET的衰减校正。0016优选的，在步骤S3中，图像配准采用刚性配准的方法，将屏气状态下的PET图像配准到心脏舒张末期的bSSFP图像上，使两种模态的数据空间位置保持一致。0017优选的，在步骤S4中，。

13、采用全自动的分割算法，在心脏舒张末期的bSSFP图像上，将左室心肌进行17节段的分割。0018优选的，在步骤S4中，将左室心肌进行17节段的分割的过程：0019根据心尖和二尖瓣平面的中心确定心脏主轴，找到垂直主轴方向的切平面，将心脏主轴分为4等份，生成4个圆环形切片，分别代表心肌的基底部、中部、心尖部和心尖；再将基底部和中部分成6段，分别是前壁、前室间隔、下室间隔、下壁、前侧壁、下侧壁；心尖部分成4段，分别是前壁、室间隔、下壁、侧壁。0020优选的，在步骤S5中，分别对心脏舒张末期的bSSFP图像上的17个分段进行二值化处理，得到每个分段的掩膜图像。分别将17个分段的MR掩膜图像和配准后的PE。

14、T图像相乘，得到每个分段的心肌PET图像。对每个心肌分段的PET图像计算其SUV均值，根据AHA 17分段标准，生成左室SUV均值的靶心图。0021本发明提供的一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，在心脏PETMR的采集过程中，使用呼吸绑带得到采集过程中的呼吸曲线。对于MR，在屏气状态下扫描水脂分离的MR图像，并在屏气状态下扫描得到两腔、四腔、短轴的黑血图像和电影图像等常规临床序列。对于PET，使用列表模式进行全程PET生数据采集。在扫描完成后，提取采集过程中的呼吸曲线，并将整个采集过程分为屏气状态和非屏气状态。从列表模式的PET生数据中提取出屏气状态的PET生数据进行重建，并使用屏气状。

15、态下的水脂分离的MR序列对该生数据进行衰减校正，得到屏气状态下的PET图像，与屏气状态下的MR数据进行配准和融合。在心肌定量分析中，在心脏舒张末期的bSSFP图像上进行心肌17节段的分割，并将分割结果映射到PET图像上，得到PET各个节段的SUV值及心肌靶心图。这种方法通过提取特定阶段的PET数据，获得配准的PETMR的数据，从而可以对坏死、淀粉样变或纤维化的心肌进行精准的定性和定量的分析。0022本发明在不改变扫描流程的基础上，通过生数据的分割与重组，提取特定阶段的PET数据，避免呼吸运动对PET图像的影响，同时提高了PET与MR图像的配准精度。创新性地说明书2/4 页4CN 1166026。

16、49 A4应用MR数据进行左室分割并将分割结果映射到PET图像上，实现了PET图像的精准分割，可以实现阳性显像剂的精准分割和定量分析。附图说明0023图1是本发明提供的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统的实现流程图；0024图2是本发明提供的基于PETMR的心肌采集与定量分析系统的过程示意图。具体实施方式0025为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。0026如图。

17、12所示，本发明实施例提供的一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，包括如下步骤：0027步骤S1、对患者进行PETMR心肌显像，获取患者心脏PET的生数据、用于衰减校正的水脂分离MR图像和多对比度MR图像，其中，所述多对比度MR图像包括心脏舒张末期的bSSFP图像。0028在步骤S1中，采用一体化PETMR系统进行PETMR心肌显像，一体化PETMR系统带有呼吸绑带，呼吸绑带上具有传感器。PETMR心肌显像采用呼吸门控和心电门控双门控的采集方法，PET采集模式为列表模式(listmode)。0029步骤S2、根据呼吸绑带获取的呼吸曲线，将采集过程分成屏气状态和非屏气状态，从PET生数据中。

18、提取屏气状态下的PET生数据，对屏气状态下的PET生数据进行衰减校正并重建，得到屏气状态下的PET图像。0030在S2步骤中，从呼吸曲线中将屏气状态和非屏气状态的时间段提取出来，对列表模式的PET生数据进行重组，得到屏气状态下的PET生数据。0031在S2步骤中，提取屏气状态下的PET生数据后，采用3D OSEM(Ordered Subsets ExpectationMaximization，有序子集最大期望值)重建算法，使用点扩散函数(point spread function，PSF)和飞行时间技术(Time of flight，TOF)对屏气状态下的PET生数据进行重建；其中，使用屏气状。

19、态下采集的水脂分离图像进行PET的衰减校正。0032步骤S3、将屏气状态下的PET图像与屏气状态下的心脏舒张末期的bSSFP图像进行融合配准，得到配准后的PET图像。0033在步骤S3中，图像配准采用刚性配准的方法，将屏气状态下的PET图像配准到心脏舒张末期的bSSFP(balanced steadystate free precession，平衡稳态自由进动)图像上，使两种模态的数据空间位置保持一致，空间坐标系一一对应。0034步骤S4、在心脏舒张末期的bSSFP图像上对左室心肌进行17节段的分割。0035在步骤S4中，采用全自动的分割算法，在心脏舒张末期的bSSFP图像上，将左室心肌进行1。

20、7节段的分割。0036具体分割过程：根据心尖和二尖瓣平面的中心确定心脏主轴，找到垂直主轴方向的切平面，将心脏主轴分为4等份，生成4个圆环形切片，分别代表心肌的基底部、中部、心尖说明书3/4 页5CN 116602649 A5部和心尖；再将基底部和中部分成6段，分别是前壁、前室间隔、下室间隔、下壁、前侧壁、下侧壁；心尖部分成4段，分别是前壁、室间隔、下壁、侧壁。0037步骤S5、将分割结果映射在PET图像上，获取每个节段的定量指标并生成左室靶心图。0038所述定量指标，包括：SUV(standard uptake value，标准摄取值)等。0039在步骤S5中，分别对心脏舒张末期的bSSFP图。

21、像上的17个分段进行二值化处理，得到每个分段的掩膜图像。分别将17个分段的MR掩膜图像和配准后的PET图像相乘，得到每个分段的心肌PET图像。对每个心肌分段的PET图像计算其SUV均值，根据AHA 17分段标准，生成左室SUV均值的靶心图。0040本发明的一种基于PETMR的心肌采集与定量分析系统，在不改变扫描流程的基础上，通过生数据的分割与重组，提取特定阶段的PET数据，避免呼吸运动对PET图像的影响，同时提高了PET与MR图像的配准精度。创新性地应用MR数据进行左室分割并将分割结果映射到PET图像上，实现了PET图像的精准分割，可以实现阳性显像剂的精准分割和定量分析。0041最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。说明书4/4 页6CN 116602649 A6图1说明书附图1/2 页7CN 116602649 A7图2说明书附图2/2 页8CN 116602649 A8。