专利名称：多模态成像基准标记的制作方法
技术领域：
本申请大体涉及成像领域，更具体地涉及图像配准。图像配准是将同一或不同对 象的图像空间对准的过程。图像配准有许多应用。例如，在调查疾病体内模型时，要求对同 一动物或不同动物群组进行多模态成像。在这些研究中，使用多种不同成像模态进行扫描 可提供补充信息或数据，用以识别、比较并跟踪疾病演变。该信息可配准以使所采集图像在 共用坐标系框架对准，用于结果确认、规划、诊断以及其它用途。这种成像模态可包括计算 机断层成像(CT)、荧光透视、正电子发射断层成像(PET)、微PET、单光子发射计算机断层成 像(SPECT)、微SPECT、磁共振(MR)、超声成像等。
背景技术：
现有图像配准技术可划分为两类刚性配准和非刚性配准。刚性配准涉及不改变 形状或不会局部变形的物体的对准。在刚性配准中，两图像通过笛卡尔坐标系变换进行空 间对准。所述配准由刚性线性变换矩阵表示，用于消除两物体之间位置与定向的全局差异。 非刚性配准涉及可改变形状或可局部变形的物体的对准。如此，所述图像可通过非线性变 换对准。多模态成像数据配准是复杂的过程，均涉及刚性与非刚性图像配准。复杂性是由 于不同模态中被成像对象缺乏显著的解剖学特征或结构。例如，在例如小鼠或大鼠等小动 物中对多模态数据进行配准尤其复杂。复杂性是由于成像目标小尺寸、成像硬件的高灵敏 度和空间分辨率。由于所述因素，对象在成像扫描之间非常小的运动对配准图像可能具有 较大影响。刚性图像的配准算法可从全手动到全自动进行。用于刚性图像配准的最可靠、准 确和稳健的算法通常基于点界标或基准标记。这些算法根据待配准的多重图像中对应基准 标记(界标)的点坐标计算变换矩阵的系数。假定基准标记可易于识别且其位置易于确定， 这种算法的输出提供准确刚性图像配准。
发明内容
在本申请中描述了使用易于识别的多模态基准标记用于多模态数据配准的设计 和方法。本申请多模态基准标记通常包括两部分。第一部分包括至少一种不透射线的材料， 其可由CT、透视、MR和超声成像检测。第二部分包括能够吸收至少一种高密度放射性材料 的多孔材料，其可由PET、微PET、SPECT以及微SPECT成像检测到。第二部分可至少部分地 环绕第一部分。但是，本发明可采用不同元件和元件配置的形式。所描述多模态基准标记对于验证和准确评价图像配准软件工具、要求将多模态成 像数据和准确基准点对准的其它图像处理软件，以及成像硬件(分辨率、灵敏度、辐射剂量 等)的测试是有用的。所述多模态基准标记可用于小动物，以及包括人体的其它对象。通 过阅读并理解以下详细描述，本领域普通技术人员可获知本发明的更多其它优点。
附图仅用于描述优选实施例，不应视为限制本发明。图1为根据本发明实施例示例性基准标记的顶视图；图2为沿图1中线2-2所截取的剖视图；图3A显示图像配准之前管筒中小鼠的CT与PET图像；以及图;3B显示在与根据本发明实施例的示例性基准标记进行图像配准之后在管筒中 小鼠的CT与PET图像。
具体实施例方式本申请基准标记通常为用于不同类型成像数据的配准的多模态基准标记。所述多 模态基准标记通常包括由至少一种不透射线材料制成的第一部分、以及由能够吸收至少一 种高密度放射性材料的多孔材料制成的第二部分。第二部分至少部分环绕第一部分。更具体地，参见图1和图2，在示例性实施例中，多模态基准标记10的第一部分12 为不透射线材料。不透射线材料为不透过X射线辐射的材料，因此它在X射线图片中并且 在透视下是可见的。具有足够密度不透过X射线辐射的材料在超声扫描中也典型地可见。 于是，第一部分12将在CT、透视、其它基于X射线的成像系统以及超声成像系统中是可见 的。第一部分12可例如由不透射线的金属或例如聚乙烯醇(PVA)等非金属材料制成。 第一部分12也可由金属或非金属的非磁性材料制成，例如为金属铝。非磁性第一部分12 在一些应用中也可为优选的，因为它可防止MR成像系统中所产生的磁场移动基准标记10。 在需将MR图像与其它图像配准的应用中，第一部分12可由例如PVA或铝等的非磁性材料 制成。示例性基准标记10的第一部分12有利地可为球形形状，例如如图1和图2所示。 这种球形几何形状可使第一部分12从所有角度一致地被识别并可使基准标记10的中心准 确定位。第一部分12的球形形状也可使基准标记10易于被检测，使得图像配准过程可自 动化。但是，也可采用本领域公知的其它几何形状。第一部分12可为中空或实心的。多模态基准标记10的第二部分14是放射性的。例如，第二部分14可包括吸收放 射性材料的多孔材料。这种多孔材料可为例如纸张，优选为吸水纸。所述放射性材料可为 例如18F或64Cu的液滴。一旦多孔材料至少部分地浸透放射性材料，第二部分14被激活。 第二部分14所产生的放射性将对PET、微PET、SPECT与微SPECT成像系统是可见的。如图1和图2所示，第二部分14可至少部分地环绕第一部分12，使得第一部分12 嵌入第二部分14。于是第二部分14可形成第一部分12的保持器或凹座。在一些实施例 中，第二部分14大体环绕第一部分12。图1与图2所示基准标记10也包括用于将基准标记10附连到被成像对象的附连 装置、或被成像对象置于其上或其中的装置。图1和图2中示例性附连装置包括在第二部 分14的基体18上的粘合层16，用于将基准标记10附连到表面。但是，所述附连装置可采 用本领域已知的能够将基准标记10附连到表面的任何合适装置，例如吸盘、胶带、螺丝、销 钉、卡钉、螺纹、系带、皮带、夹子、封套、弹性带、刺穿、魔术贴或其它紧固件。附连装置优选 地可使基准标记10分离下来并随后重新附连。
根据本申请所构建的基准标记10的尺寸可根据不同因素改变，包括所采用扫描 机的类型、扫描机分辨率、和被成像对象的尺寸。通常优选地，基准标记10的总尺寸略高于 具有最低分辨率成像系统的下限。例如，PET系统的分辨率典型为1毫米量级。如果这是 所配准的最低分辨率系统，则(如图1所示)第一部分12的直径D1可为约1.0mm，且多模 态基准标记10的总直径込可为约2. 0mm。相比较，微PET系统具有数毫米量级的分辨率。 如果这是最低分辨率，则D1可为约0. 05mm且込可为约1. 0mm。在多数应用中，直径込在约 0. 05mm至约3. Omm范围内。使用多模态基准标记10的一种示例性方法包括在待扫描物体的所需位置放置一 个或多个基准标记的步骤。标记10可例如通过图1与图2所示标记的基体18上的粘合层 16附连到所述对象。此外，如果在PET、微PET、SPECT或微SPECT成像系统中扫描对象，将 例如18F或64Cu的液滴等放射性材料放置在基准标记10的第二部分14上。所述第二部 分14吸收放射性材料，且所产生的放射性使得第二部分在这些和其它成像系统中是可见 的。在将基准标记10放置在待扫描对象上之前或之后，所述放射性材料可被放置在第二部 分14上。一旦一个或多个基准标记10被放置在对象上所需位置，将使用多种不同成像模 态进行扫描。无论第二部分14上是否放置放射性材料，基准标记10的第一部分12在多种 模态下可见，包括CT、透视、和其它基于X射线的成像系统，以及超声成像系统。如所述，如 果基准标记10的第二部分14浸透放射性材料，第二部分14在PET、微PET、SPECT、微SPECT 以及可能的其它成像系统下是可见的。使用这些多种模态的任一种通过扫描所提供的补充 信息或数据可被配准，使得所采集图像利用多模态基准标记10的位置作为基准点或标记 在共用坐标系框架下对齐。图3A与图;3B显示在与根据本发明实施例的示例性基准标记进行图像配准之前和 之后在管筒中小鼠的CT和PET图像。如图3A所示，顶部行是一组CT图像，中间行是一组 PET图像，底部行是在基准标记配准之前CT与PET图像的组合。如图:3B所示，顶部行是一 组CT图像，中间行是一组PET图像，而底部行是在与根据本发明实施例的示例性基准标记 进行图像配准之后CT与PET图像的组合。本发明已参考优选实施例进行描述。显然，可通过阅读并理解前述详细描述进行 修改和变更。可知本发明应视为包括属于所附权利要求或等同范围内的所有这种修改和变 更。本发明可采用多种元件和元件配置，且以不同步骤和步骤配置的形式。附图仅用于描 述优选实施例，不应视为限制本发明。
权利要求
1.一种用于多模态数据的配准的多模态基准标记(10)，包括包括至少一种不透射线材料的第一部分(12)；以及包括放射性材料的第二部分(14)。
2.如权利要求1所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第二部分(14)包括能 够吸收放射性材料的多孔材料。
3.如权利要求1或2所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第二部分(14)至 少部分地环绕所述第一部分(12)。
4.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第二部分(14) 大体环绕所述第一部分(12)。
5.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述基准标记(10) 直径在约0. 05mm至3. OOmm之间。
6.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述基准标记(10) 直径为约1. 0mm。
7.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述基准标记(10) 在CT、透视、PET、微PET、SPECT、微SPECT、MR或超声扫描机的两种或多种中是可识别的。
8.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，还包括用于将所述 基准标记(10)附连到所扫描对象的表面的附连装置。
9.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，还包括基体(16)， 所述基体(16)具有粘合剂，以便将所述基准标记(10)附连到所扫描对象的表面。
10.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第一部分 (12)是球形。
11.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第一部分 (12)是非磁性的。
12.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第一部分 (12)包括铝。
13.如权利要求1至11任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述 第一部分(12)包括聚乙烯醇。
14.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第二部分 (14)包括吸水纸。
15.如上述任一权利要求所述的多模态基准标记(10)，其特征在于，所述第二部分 (14)包括用于第一部分(12)的保持器。
16.一种用于多模态数据的配准的多模态基准标记(10)，包括包括不透射线的材料的第一部分(12)，其中，所述第一部分(12)是球形；以及包括吸水纸并且能够吸收至少一种放射性材料的多孔第二部分(14)，其中，所述第二 部分(14)至少部分地环绕所述第一部分(12)并且限定用于第一部分(12)的保持器。
17.一种制作多模态基准标记的方法，包括以下步骤提供第一部分(12)和第二部分(14)，所述第一部分包括至少一种不透射线的材料，所 述第二部分(14)包括放射性材料；使所述第二部分(14)至少部分地环绕所述第一部分(12)。
18. 一种使用多模态基准标记的方法，所述多模态基准标记包括不透射线的第一部分 (12)和放射性第二部分(14)，所述方法包括以下步骤将至少一个多模态基准标记(10)放置在对象上所需位置；使用至少两个模态扫描所述对象和所述多模态基准标记(10)，以生成第一模态图像和 第二模态图像；以及通过匹配每个图像与所述多模态基准标记(10)对应的部分，配准所述第一模态图像 和所述第二模态图像。
全文摘要
公开一种用于数据配准的多模态基准标记(10)。多模态基准标记(10)通常包括第一部分(12)和第二部分(14)，所述第一部分(12)由至少一种不透射线的材料制成，所述第二部分(14)由能够吸收至少一种放射性材料的多孔材料制成。所述第二部分(14)至少部分地环绕所述第一部分(12)。
文档编号A61B6/00GK102056544SQ200980121948
公开日2011年5月11日 申请日期2009年5月29日 优先权日2008年6月13日
发明者D·斯坦顿, L·扎戈尔谢夫 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司