专利名称：双模融合的医学成像系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种医学成像领域，尤其涉及一种双模融合的医学成像系统及方法。
背景技术：
正电子核素显像技术(PET)可以提供人体新陈代谢的功能图像，但是PET信噪比和空间分辨率都很低，PET图像显示的病变的高代谢区域很难进行精确的定位，而X射线断层显像(CT)技术成像清晰、空间分辨率较·高，可为病灶的定位取到良好的参照作用，但是其对病灶本身的显示作用却比较差。因此可以将PET图像和CT图像进行融合，实现更佳的成像效果。目前在医学图像融合领域，受限于设备制造及使用，绝大部分进行融合的图像是异机获取的。这种异机获取的图像不可能同步采集，并且二者的采集坐标系也很难进行统一，这样不同成像模式的图像配准精度不高，影响了融合后图像的质量。
发明内容
基于此，有必要针对上述融合式医学图像存在的缺陷，提供一种配准精度较高的双模融合的医学成像系统。—种双模融合的医学成像系统，包括机架单元，包括底座；第一机架，包括第一固定机架，固定于所述底座上；外圈支撑轴承，包括相互对应的第一定子及第一转子，所述第一定子固定于所述第一固定机架上；旋转机架，所述旋转机架通过所述第一转子设置于所述第一固定机架上；力矩电机，固定连接于所述第一固定机架及所述旋转机架；及第一位置传感器，固定连接于所述力矩电机，用于采集所述力矩电机的旋转位置；及第二机架，包括第二固定机架，所述第二固定机架固定于所述底座上；第一显像单元，固定设置于所述第一机架上；第二显像单元，固定设置于所述第二机架上，所述第二显像单元与所述第一显像单元前后并列设置，且所述第一显像单元的成像中心点与所述第二显像单元成像中心点处于同一水平线上；控制单元，电性连接于所述第一位置传感器、所述第一显像单元及所述第二显像单元，用于采集所述力矩电机的位置信息、并控制所述第一显像单元生成第一图像信息及所述第二显像单元生成第二图像信息，图像单元，电性连接于所述第一显像单元和第二显像单元，用于接收所述第一图像信息及所述第二图像信息，并对所述第一图像信息及所述第二图像信息进行重建、配准及融合计算 '及诊断床单元，电性连接于所述控制单元，受所述控制单元控制实现水平移动及升降运动。一种双模融合的医学成像方法，包括下述步骤建立以所述诊断床为基准的坐标；定位所述第一显像单元及定位所述第二显像单元，实现结构配准；所述控制单元控制所述第一显像单元及所述第二显像单元，并分别生成第一图像信息及第二图像信息；其中，所述控制单元在采集所述第一图像信息或所述第二图像信息的同时，并分别采集所述力矩电机及所述诊断床单元的位置信息；基于所述第一图像信息、所述第二图像信息及所述位置信息，重建所述第一图像信息及所述第二图像信息；配准经重建后的所述第一图像信息及所述第二图像信息；融合经配准后的所述第一图像信息及所述第二图像信息。上述双模融合的医学成像系统将第一显像单元及第二显像单元精确固定在机架 单元上，通过调整第一显像单元及第二显像单元，使得第一显像单元及第二显像单元的成像中心处于同一水平线上，保证了第一显像单元及第二显像单元的图像采集坐标系相统一；同时采用统一的控制单元，优化控制流程，使第一显像单元及第二显像单元的显像时间间隔尽量短，减少受检者身体不自主移位对图像配准造成的影响；然后将采集的第一图像信息及第二图像信息传输至图像单元，并进行图像重建，再对重建后的第一图像信息及第二图像信息进行二次配准，提升了配准精度，大幅改善了后续的图像融合质量。
图I为本发明实施例提供的双模融合的医学成像系统的平面示意图。图2为本发明实施例提供的双模融合的医学成像系统的立体结构图。图3为本发明实施例提供的双模融合的医学成像系统的立体分解图。图4为本发明实施例提供的第一机架一侧面的结构示意图。图5为本发明实施例提供的第一机架一侧面的局部放大的结构示意图。图6为本发明实施例提供的诊断床单元的立体示意图。图7为本发明实施例提供的双模融合的医学成像系统的第一显像单元的结构示意图。图8为本发明实施例提供的双模融合的医学成像系统的第二显像单元的结构示意图。图9为本发明实施例提供的第二显像单元的检测器单元的结构示意图。图10为本发明实施例提供的双模融合的医学成像方法的流程示意图。图11为本发明实施例提供的双模融合的医学成像方法的生成第一图像信息及第二图像信息的流程示意图。图12为本发明实施例提供的配准经重建后的第一图像信息及第二图像信息的流程图。图13为本发明实施例提供的图像配准的流程图。图13a为本发明实施例提供的图像配准部的结构图。图14为本发明实施例提供的融合经配准后的第一图像信息及第二图像信息的流程图。
具体实施例方式请参阅图I 图9。双模融合的医学成像系统10包括机架单元11、第一显像单元12、第二显像单元13、控制单元14、图像单元15及诊 断床单元16。机架单元11包括底座110、第一机架111、第二机架112及扫描孔113。机架单元11的主体为钢结构，或者其它具有类似强度的合金材料构成，确保机架形变极小。第一机架111包括第一固定机架1111、外圈支撑轴承1112、旋转机架1113、力矩电机1114及第一位置传感器1115。第一固定机架1111固定于机架单兀11底座上。外圈支撑轴承1112包括相互对应的第一定子(图未示)和第一转子(图未示)，第一定子固定于第一固定机架1111上。旋转机架1113通过第一转子固定设置于第一固定机架1111上。力矩电机1114固定连接于第一固定机架1111及旋转机架1113，具体地，力矩电机1114包括第二定子11141、第二转子11142及支座11143，第二定子11141的一端固定连接于第一固定机架1111上，第二定子11141的另一端固定安装在支座11143上，第二转子11142固定连接在旋转机架1113上，通过第二定子11141和第二转子11142间的电磁力矩驱动旋转机架1113运转。第一位置传感器1115包括第三定子11151和第三转子11152，第三定子11151与第二定子11141固定连接，第三转子11152与第二转子11142固定连接，第一位置传感器1115通过采集第三定子11151与第三转子11152之间的感应电势间接测量力矩电机1114的旋转位置。第一固定机架1111为两个，且结构相同，分别对称固定设置于第一机架111两侧。第二机架112包括第二固定机架1121。第二固定机架1121，可移动地固定于机架单元11底座上。第二固定机架1121为两个，且分别对称固定设置于第二机架112两侧。扫描孔113位于机架单元11的中间位置，供受检者进出。扫描孔113直径达到700_以上，以便于各种体型的受检者顺利通过。受检者可以是人体，也可以是动物、体模或者其他类型的受检物体。第一显像单元12固定设置于机架单元11上。具体地，第一显像单元12通过机架单元11的第一固定机架1111固定于机架单元11上，通过调整第一固定机架1111在机架单元11底座上的位置，以改变第一显像单元12在机架单元11的位置。第一显像单元12为X射线断层显像单元。可以理解，通过旋转机架1113的回旋运动，可带动第一显像单元12的显像链部件沿双模融合的医学成像系统10的扫描孔113轴向做回转运动。第二显像单元13固定设置于机架单元11上，且第二显像单元13与第一显像单元12在空间上前后并列设置。具体地，第二显像单元13通过第二固定机架1121设置于机架单元11上，通过调整第二固定机架1121在机架单元11底座上的位置，以改变第二显像单元13在机架单元11的位置。可以理解，通过调整第一显像单元12及第二显像单元13在机架单元11上的位置，使得第一显像单元12及第二显像单元13的成像中心处于同一水平线上，保证了第一显像单元12及第二显像单元13的图像采集坐标系相统一。第一显像单元12包括X射线源模块121、X射线检测器模块122、第一电子学模块123、数据传输模块124及滑环模块125。X射线源模块121包括X射线管1211、线束准直器1212及高压电源1213。X射线管1211用于发射X射线源。线束准直器1212与X射线管1211信号连接，用于接收X射线源。高压电源1213与X射线管1211电性连接，用于提供高压电源。在本实施例中，X射线管1211具有较大的热容量，高压电源1213能够提供电压70kV-150kV、电流50mA-300mA的可调电源供X射线管1211使用。X射线检测器模块122用于捕获X射线源，同时将X光子转换成可见光，并将可见光转换成电流信号。X射线检测器模块122包括多个X射线检测器单元(图中未显示)，X射线检测器单元以X射线管1211的出线焦点为圆心呈弧状排列。X射线检测器单元由稀土陶瓷材料制成，余辉较短，在单位时间内可以捕获更多的X光子。第一电子学模块123与X射线检测器模块121电性连接，用于处理电流信号，并将电流信号转换成第一图像信息。具体地，第一电子学模块123与X射线源模块121电性连接。第一电子学模块123包含多路功能相同的子模块，实现对电流信号的收集、放大、模拟/数字转换、以及并行/串行转换。第一电子学模块123处理核心采用专用集成电路芯片， 以便缩小模块体积，提高集成度和稳定性。数据传输模块124包括发射端1241及接收端1242，用于将第一图像信息传输至图像单元15。发射端1241固定设置于旋转机架1113上。发射端1241 —端电性连接于第一电子学模块123，用于接收第一图像信息，并向接收端1242发送。接收端1242与发射端1241正对地固定设置于第一固定机架1111上。接收端1242 —端电性连接于图像单元15，用于将数据通过电容耦合、射频或者光传输的方式传递到图像子系统15。滑环模块125包括多圈环道1251、第一接口单元1252及第二接口单元1253，用于对第一显像单兀12传输电力及控制信号。第一接口单兀1252,固定设置于第一固定机架1111上。第一接口单元1252的一端与外围电源模块(图未示)以及控制单元14电性连接，另一端与多圈环道1251可滑动接触，用于将外围电源以及控制单元14的控制信号从第一固定机架1111传输给多圈环道1251。第二接口单元1253，其一端与多圈环道1251电性连接，另一端与旋转机架1113的相应单元电性连接，用于接收来自多圈环道1251的外围电源以及控制单元14的控制信号，并将外围电源及控制信号传输给位于旋转机架1113上的相应单元。在本实施例中，相应单元具体为X射线源模块121、X射线检测器模块122、第一电子学模块123、以及数据传输模块124的发射端1241。第二显像单元13包括Y光子检测器模块131、第二电子学模块132及处理模块133。Y光子检测器模131由环绕受检者的多个检测器单元1311组成，检测器单元1311为三层结构，依次包括晶体阵列13111、光导13112和光电转换器件13113。Y光子检测器模块131电性连接于控制单元14，用于采集受检者体内辐射出来的Y光子，并将Y光子转换成电信号，形成探测事件。晶体阵列13111由多个相同尺寸的闪烁晶体单元组成的二维阵列，闪烁晶体单元由晶体材料LYSO(但不限于LYS0)制备而成。第二电子学模块132由电连接于光电转换器件13113的多个第二电子学模块单元(图未示)组成。第二电子学模块132用于对Y光子检测器模131输出的探测事件进行放大、模拟/数字转换，把Y光子对的探测信号、对应的位置信息以及时间信息转换成数字信号。处理模块133与第二电子学模块132及图像单元15均电性连接，用于对数字信号进行处理以生成第二图像信息，将第二图像信息传输至图像单元15。控制单元14包括主控制器141及与主控制器141电性连接的控制计算机142。控制单元14包括主控制器141及与主控制器141电性连接的控制计算机142。主控制器141在组成上至少包含处理器、内存及若干个通信接口单元。其中，通信接口包括串口、以太网口、CAN接口等的一种或多种，用于实现主控制器141与控制计算机142、第一显像单元12以及第二显像单元13等各个被控单元之间进行通信。控制计算机142包括一套用于控制和显示的操作界面，实现所有的人机交互功能。主控制器141与第二接口单元1253电性连接，用于将控制信号通过第二接口单元1253从第一固定机架1111传输给旋转机架1113上的相应单元。可以理解，高压电源1213通过第二接口单元1253接收来自主控制器141的控制信号以及外围供电子系统的电力，对X射线的输出进行调节。同时高压电源1213通过第二接口单元1253向主控制器141反馈X射线源的工作状态信息。X射线检测器模块122与X射线源模块121的X射线管1211和 线束准直器1212相对，由X射线管1211发出的X射线经过线束准直器1212准直后穿透受检者，剩余的X射线由X射线检测器模块122捕获，经第一电子学模块123转换成能够反映受检者结构信息的高速数字信号，即第一图像信息。第一图像信息再通过发射端1241及接收端1242，传输至图像单元15。在本实施例中，第一图像信息为计算机断层投影图像。主控制器141还电性连接于第二电子学模块132及处理模块133，主控制器141接受来自控制计算机142的指令，启动或停止第二电子学模块132的采集动作，对处理模块133进行参数配置，并检测、收集来自第二电子学模块132以及控制处理模块133，实现处理模块133对来自第二电子学模块132的数字信号进行符合分析，收集有效的符合事件，剔除假符合和随机符合事件，以生成第二图像信息，并将第二图像信息传输至图像单元15。在本实施例中，第二图像信息为Y光子对符合事件信息。主控制器141还电性连接于第二定子11141，用于控制力矩电机1114的旋转。主控制器141还电性连接于第三定子11151，用于采集第一位置传感器1115的信息。可以理解，第一位置传感器1115通过采集第三定子11151与第三转子11152之间的感应电势间接测量力矩电机1114的旋转位置被主控制器141获取。图像单元15电性连接于接收端1242及处理模块133。图像单元15用于对第一图像信息及第二图像信息进行重建、配准及融合。图像单元15为采用单一的图像处理器或组合的多个图像处理器，其实现方式可以但不限于如下所述单一的图像处理器为FPGA控制下的单个DSP芯片，组合的多个处理器为FPGA控制下的多个DSP芯片构成的阵列。单一的图像处理器为一个单核CPU或一个多核CPU,组合的多个处理器为一个多核CPU或若干个多核CPU。单一的图像处理器为CPU控制下的一个通用计算性图形处理器，组合的多个处理器为CPU控制下的若干个计算性图形处理器组成的阵列。诊断床单元16电性连接于主控制器141，受主控制器141控制实现升降。诊断床单元16包括床板161、升降立柱162、导轨底座163、诊断床控制器164、第二位置感应器165及第三位置感应器166。床板161采用碳纤维材料制成，能够支承受检者的体重且床板形变较小，并能尽量少的阻挡X射线。升降立柱162，固定连接于床板161，具有升降电机1621，用于驱动床板161沿竖直方向运动。导轨底座163，，承载升降立柱162，具有水平电机1631，用于驱动床板161及升降立柱沿水平方向移动。诊断床控制器164，固定设置于升降立柱162的内部，且电性连接于主控制器141，升降电机及水平电机，用于控制床板161的水平方向移动及升降立柱的竖直方向运动。第二位置感应器165，与水平电机1631固定连接，用于定位床板161的水平位置；及第三位置感应器166，与升降电机1621固定连接，用于定位床板161的垂直高度。
主控制器141还电性连接于第二位置传感器165，用于采集第二位置传感器165的信息。主控制器141还电性连接于诊断床控制器164，用于控制诊断床单元16的水平移动及升降运动，同时，采集并反馈第二位置传感器165及第三位置传感器166信息。请参阅图10，为本发明实施例提供的双模融合的医学成像方法的流程示意图，具体步骤如下步骤SlO :建立以诊断床单元16为基准的坐标。步骤S20 :定位第一显像单元12及定位第二显像单元13。建立以诊断床单元16为基准的坐标为参考坐标，调整第一显像单元12在机架单元11上的位置及调整第二显像单元13在机架单元11上的位置，使得第一显像单元12的成像中心及第二显像单元13成像中心处于同一水平线上，这样在结构上保证第一显像单元12和第二显像单元13的成像中心严格配准，尽可能地避免了因成像坐标系不同而引起的配准误差。步骤S30 :通过控制单元14控制第一显像单元12及第二显像单元13，并分别生成
第一图像信息及第二图像信息。请参阅图11，为本发明实施例提供的生成第一图像信息及第二图像信息的流程图，具体步骤包括步骤S31 :通过控制单元14对第一显像单元12及第二显像单元13的工作参数进行设置。操作人员通过控制单元14的控制计算机142输入参数，参数经过控制计算机142底层封装后，通过控制单元14上的通信接口传输至主控制器141，由主控制器141对参数进行解析，并通过通信接口转发至第一显像单元12及第二显像单元13的功能模块；通过主控制器141工作参数的配置结果反馈至控制计算机142。步骤S32 :通过控制单元14对受检者的扫描范围进行设置。操作人员通过控制计算机142显控界面规划人体待检部位沿诊断床单元16水平移动方向(轴向方向)的长度，主控制器141将该长度分别映射为在第一显像单元12及第二显像单元13下诊断床单元16需移动的范围，并确定诊断床单元16扫描起始位置。步骤S33 :控制单元14控制诊断床单元16移动，第一显像单元12按照预先设置的工作参数进行数据采集，以生成第一图像信息。通过主控制器141发送扫描起始指令，控制诊断床单元16运动至第一显像单元12起始位置；诊断床单元16自该起始位置起持续运动，同时第一显像单元12成像链按照设定的工作方式持续进行曝光和投影数据采集，采集的数据通过数据传输模块124传递至图像单元15进行后续的软件处理工作。步骤S34 :控制单元14控制诊断床单元16移动，第二显像单元13按照预先设置的工作参数进行数据采集，以生成第二图像信息。在第一显像单元12显像过程结束后，通过主控制器141发送第二显像单元13显像扫描起始指令，控制诊断床单元16运动至第二显像单元13的第一个待显像位置停止，然后启动第二显像单元13的Y光子检测器模131进行Y光子的采集，采集的数据经过第二电子学模块132的处理，再通过处理模块133传递至图像单元15进行后续的软件处理工作。上述步骤中，第一显像单元12及第二显像单元13显像结束后，将诊断床单元16移动至下一个待显像位置，重复上述步骤S30，直至完成整个设定扫描范围的数据采集，才终止整个扫描流程。步骤S40 :通过图像单元15重建第一图像信息及第二图像信息。在完成重建第一图像信息之前还包括对第一图像信息的射束硬化校正的步骤。基于第一显像单元12及第二显像单元13采集的第一图像信息及第二图像信息分别进行图像重建，其中，第一图像信息在重建之前要先由图像单元完成射束硬化校正工作，第二图像信息为初次重建且未经过软件配准。步骤S50 :通过图像单元15配准经重建后的第一图像信息及第二图像信息。请参阅图12，为本发明实施例提供的配准经重建后的第一图像信息及第二图像信息的流程图，包括下述步骤步骤S51 :对经重建后的第一图像信息及第二图像信息进行初次配准。对经重建后的第一图像信息及第二图像信息进行软件上的初次配准，配准参数主要用于第二图像信息的衰减校正。步骤S52 :基于经初次配准后的第一图像信息获得的衰减校正因子对经初次配准后的第二图像信息进行衰减校正。利用经初次配准后的第一图像信息生成衰减校正因子，并基于获得的衰减校正因子对第二图像信息的符合事件数据进行衰减校正，提高第二显像单元13的定位精确性和图像对比度。步骤S53 :对经衰减校正后的第二图像信息进行二次图像重建。对衰减校正后的第二显像单元13的符合事件数据进行二次图像重建。步骤S54 :对经二次图像重建获得的第二图像信息及经重建后第一图像信息进行再次配准。将经过衰减校正后重建的第二图像信息与重建后的第一图像信息进行再次配准，获得更加精确的配准参数。请参阅图13，为图像配准的流程图。请参阅图13a图像配准部是图像单元的一个组成部分，包括几何变换、图像插值、相似性度量以及优化这四个相对独立的模块。令f (X)表示第一图像信息，m(x)表示第二图像信息，T(X)表示几何变换参数，TOn(X))表示用几何变换参数T(X)，用于将第二图像信息空间映射到第一图像信息空间。图像配准部的处理可以理解成一个迭代处理流程。具体包括下述步骤
步骤S501 图像单元15输入第一图像信息及第二图像信息，并分别记为f (X)、m(x)。步骤S502 :通过图像单元15设置初始配准参数。步骤S503 :对空间分辨率较低的第二图像信息m(x)进行插值。步骤S504 :图像单元15计算在初始配准参数下第一图像信息及第二图像信息的互信息相似性函数。步骤S505 :图像单元15通过基于梯度下降的优化方法计算下一步的几何变换参数，直至第一图像信息及第二图像信息的互信息相似性函数达到极大值，迭代终止。步骤S506 :图像单元15输出最终的精确配准参数f (X)。步骤S60 :图像单元15融合经配准后的第一图像信息及第二图像信息。
请参阅图14，为本发明实施例提供的融合经配准后的第一图像信息及第二图像信息的流程图，包括下述步骤步骤S61 :对经再次配准后的第一图像信息及第二图像信息进行小波分解。首先采用基于小波变换的算法对经再次配准后的第一图像信息及第二图像信息进行多层次分解，每一分解层产生4幅子图像LL、HL、LH以及HH，分别代表着图像的低频成分、水平方向高频成分、垂直方向高频成分以及对角方向高频成分。将高频子图像分成3X3或5X5的子块，对每个子块图像进行统计分析计算其区域方差。步骤S62 :确定融合图像的小波分解系数。对低频分量以及高频分量分别采用不同的融合规则确定融合图像的各小波分解系数，即低频分量采用对应点绝对值取大的融合 规则，加权融合规则，对区域方差较大的子块赋予较大的加权系数，得到融合图像的小波金字塔分解。步骤S63 :进行逆小波变换得到第一图像信息及第二图像信息的融合图像。上述双模融合的医学成像系统将第一显像单元12及第二显像单元13精确固定在机架单元11上，通过调整第一显像单元12及第二显像单元13，使得第一显像单元12及第二显像单元13的成像中心处于同一水平线上，保证了第一显像单元12及第二显像单元13的图像采集坐标系相统一；同时采用统一的控制单元14，使第一显像单元12及第二显像单元13的显像时间间隔尽量短，减少受检者身体不自主移位对图像配准造成的影响；然后将采集的第一图像信息及第二图像信息传输至图像单元15，并进行图像重建，再对重建后的第一图像信息及第二图像信息进行二次配准，提升了配准精度，大幅改善了后续的图像融合质量。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种双模融合的医学成像系统，其特征在于，包括 机架单元，包括 底座； 第一机架，包括 第一固定机架，固定于所述底座上； 外圈支撑轴承，包括相互对应的第一定子及第一转子，所述第一定子固定于所述第一固定机架上； 旋转机架，所述旋转机架通过所述第一转子设置于所述第一固定机架上； 力矩电机，固定连接于所述第一固定机架及所述旋转机架 '及 第一位置传感器，固定连接于所述力矩电机，用于采集所述力矩电机的旋转位置 '及 第二机架，包括第二固定机架，所述第二固定机架固定于所述底座上； 第一显像单元，固定设置于所述第一机架上； 第二显像单元，固定设置于所述第二机架上，所述第二显像单元与所述第一显像单元前后并列设置，且所述第一显像单元的成像中心点与所述第二显像单元成像中心点处于同一水平线上； 控制单元，电性连接于所述第一位置传感器、所述第一显像单元及所述第二显像单元，用于采集所述力矩电机的位置信息、并控制所述第一显像单元生成第一图像信息及所述第二显像单元生成第二图像信息， 图像单元，电性连接于所述第一显像单元和第二显像单元，用于接收所述第一图像信息及所述第二图像信息，并对所述第一图像信息及所述第二图像信息进行重建、配准及融合计算；及 诊断床单元，电性连接于所述控制单元，受所述控制单元控制实现水平移动及升降运动。
2.根据权利要求I所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述力矩电机，包括第二定子、第二转子及支座，所述第二定子一端固定连接于所述第一固定机架上，另一端固定于所述支座上，所述第二转子与所述旋转机架固定连接。
3.根据权利要求I所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述第一位置传感器，包括第三定子及第三转子，所述第三定子与所述第二定子固定连接，所述第三转子与所述第二转子固定连接，所述第一位置传感器用于采集所述力矩电机的旋转位置。
4.根据权利要求I所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述第一显像单元为X射线断层显像单元，所述第一图像信息为计算机断层投影图像。
5.根据权利要求I或4所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述X射线断层显像单元包括 X射线源模块，用于提供X射线； X射线检测器模块，用于捕获所述X射线源，同时将X光子转换成可见光，并将所述可见光转换成电信号； 第一电子学模块，与所述X射线检测器模块电性连接，用于处理所述电信号，并将所述电信号转换成所述第一图像信息； 滑环模块，电性连接于所述X射线源模块及所述控制单元，用于对所述射线断层显像单元传输电力及控制信号；及 数据传输模块，用于通过媒介将所述第一图像信息传输至所述图像单元。
6.根据权利要求5所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述媒介为所述第一图像信息调制的电容信号、射频信号或者光信号。
7.根据权利要求5所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述X射线源模块，包括 X射线管，发射X射线源； 线束准直器，与所述X射线管固定连接，用于过滤多余的X射线；及高压电源，与所述X射线管电性连接，用于为所述X射线管提供灯丝电流和高压电源，并控制X射线产生。
8.根据权利要求5所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述X射线检测器模块包括多个X射线检测器单元，所述多个X射线检测器单元以所述X射线管的出线焦点为圆心呈弧状排列。
9.根据权利要求5所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述数据传输模块，包括 发射端，固定设置于所述旋转机架上，其一端电性连接于所述第一电子学模块，用于发射所述第一图像信息； 接收端，与所述发射端正对地固定设置于所述第一固定机架上，其一端电性连接于所述图像单元，用于接收所述第一图像信息，并将所述第一图像信息传输至所述图像单元。
10.根据权利要求5所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述滑环模块包括 多圈环道，环绕地固定设置于所述旋转机架的内圈上； 第一接口单元，固定设置于所述第一固定机架上，其一端与外围电源模块以及所述控制单元电性连接，另一端与所述多圈环道滑动接触，用于将外围电源以及所述控制单元的控制信号从所述第一固定机架传输给所述多圈环道；及 第二接口单元，其一端与所述多圈环道电性连接，另一端与所述旋转机架的相应单元电性连接，用于将所述外围电源及所述控制单元的控制信号传输给所述旋转机架的相应单J Li ο
11.根据权利要求I所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述第二显像单元为正电子核素显像单元，所述第二图像信息为Y光子对符合事件信息。
12.根据权利要求11所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述正电子核素显像单元包括 Y光子检测器模块，用于采集受检者体内辐射出来的Y光子，并将所述Y光子转换成电信号，形成探测事件； 第二电子学模块，与所述Y光子检测器模块以及所述控制电源均电性连接，用于对所述探测事件进行处理形成数字信号； 处理模块，与所述第二电子学模块及所述图像单元均电性连接，用于对所述数字信号进行处理以生成所述第二图像信息，并将所述第二图像信息传输至所述图像单元。
13.根据权利要求I所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述诊断床单元，包括 床板； 升降立柱，固定连接于所述床板，具有升降电机，用于驱动所述床板沿竖直方向运动；导轨底座，承载所述升降立柱，具有水平电机，用于驱动所述床板及所述升降立柱沿水平方向移动； 第二位置感应器，与所述水平电机固定连接，用于定位所述床板的水平位置； 第三位置感应器，与所述升降电机固定连接，用于定位所述床板的垂直高度；及诊断床控制器，固定设置于所述升降立柱的内部，并电性连接于所述主控制器、所述升降电机及所述水平电机，用于控制所述床板的水平方向移动及所述升降立柱的竖直方向运动，采集并反馈所述第二位置传感器及所述第三位置传感器信息。
14.根据权利要求2或3或13所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述控制单元包括 主控制器；及 控制计算机，所述控制计算机与所述主控制器电性连接； 所述主控制器连接于所述第二接口单元电性，用于将控制信号通过所述第二接口单元从所述第一固定机架传输给所述多圈环道； 所述主控制器还电性连接于所述第二定子，用于控制所述力矩电机的旋转； 所述主控制器还电性连接于所述第三定子，用于采集所述第一位置传感器的信息； 所述主控制器还电性连接于所述第二电子学模块及所述处理模块，用于根据所述控制计算机的指令，控制所述第二电子学模块及所述处理模块，以生成所述第二图像信息。
15.根据权利要求I所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述图像单元为采用单一的图像处理器或组合的多个图像处理器。
16.根据权利要求15所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述的单一的图像处理器为FPGA控制下的单个DSP芯片，所述组合的多个处理器为FPGA控制下的多个DSP芯片构成的阵列。
17.根据权利要求15所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述单一的图像处理器为一个单核CPU或一个多核CPU，所述组合的多个处理器为一个多核CPU或若干个多核 CPU。
18.根据权利要求15所述的双模融合的医学成像系统，其特征在于，所述单一的图像处理器为CPU控制下的一个通用计算型图形处理器(GPU)，所述组合的多个处理器为CPU控制下的若干个通用计算型图形处理器(GPU)组成的阵列。
19.一种双模融合的医学成像方法，其特征在于，包括下述步骤 建立以所述诊断床为基准的坐标； 定位所述第一显像单元及定位所述第二显像单元，实现结构配准； 所述控制单元控制所述第一显像单元及所述第二显像单元，并分别生成第一图像信息及第二图像信息；其中，所述控制单元在采集所述第一图像信息或所述第二图像信息的同时，并分别采集所述力矩电机及所述诊断床单元的位置信息； 基于所述第一图像信息、所述第二图像信息及所述位置信息，重建所述第一图像信息及所述第二图像信息；配准经重建后的所述第一图像信息及所述第二图像信息； 融合经配准后的所述第一图像信息及所述第二图像信息。
20.根据权利要求19所述的双模融合的医学成像方法，其特征在于，其中，定位第一显像单元及第二显像单元包括调整所述第一显像单元在机架单元上的位置及调整所述第二显像单元在机架单元上的位置，使得所述第一显像单元的成像中心及所述第二显像单元成像中心处于同一水平线上。
21.根据权利要求19所述的双模融合的医学成像方法，其特征在于，其中，所述控制单元控制所述第一显像单元及所述第二显像单元，并分别生成第一图像信息及第二图像信息，包括下述步骤 所述控制单元对所述第一显像单元及所述第二显像单元的工作参数进行设置； 所述控制单元对受检者的扫描范围进行设置； 所述控制单元控制所述诊断床单元移动，所述第一显像单元按照预先设置的所述工作参数进行数据采集，以生成所述第一图像信息； 所述控制单元控制所述诊断床单元移动，所述第二显像单元按照预先设置的所述工作参数进行数据采集，以生成所述第二图像信息。
22.根据权利要求19所述的双模融合的医学成像方法，其特征在于，其中在完成重建所述第一图像信息之前还包括对所述第一图像信息的射束硬化校正的步骤。
23.根据权利要求19所述的双模融合的医学成像方法，其特征在于，其中，配准经重建后的所述第一图像信息及所述第二图像信息，包括下述步骤； 对经重建后所述第一图像信息及所述第二图像信息进行初次配准； 基于经初次配准后的所述第一图像信息获得的衰减校正因子对经初次配准后的所述第二图像信息进行衰减校正； 对经衰减校正后的所述第二图像信息进行二次图像信息重建； 对经二次图像重建获得的所述第二图像信息及经重建后所述第一图像信息进行再次配准。
24.根据权利要求19所述的双模融合的医学成像方法，其特征在于，其中，融合经配准后的所述第一图像信息及所述第二图像信息，包括下述步骤 对经再次配准后的所述第一图像信息及所述第二图像信息进行小波分解； 确定融合图像的小波分解系数； 进行逆小波变换得到所述第一图像信息及所述第二图像信息的融合图像。
全文摘要
一种双模融合的医学成像系统，包括机架单元；第一显像单元；第二显像单元，第一显像单元与第二显像单元前后并列固定设置于机架单元上，第一显像单元的成像中心点与第二显像单元成像中心点处于同一水平线上；控制单元，电性连接于第一显像单元和第二显像单元，用于控制第一显像单元生成第一图像信息及第二显像单元生成第二图像信息；图像单元，电性连接于第一显像单元和第二显像单元，用于对第一图像信息及第二图像信息进行重建、配准及融合；诊断床单元，电性连接于控制单元，受控制单元控制实现水平移动及升降运动。本发明还提供了一种双模融合的医学成像方法。本发明提供的双模融合的医学成像系统提升了图像配准精度，改善了图像融合质量。
文档编号A61B6/03GK102920470SQ201210397429
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者蒯多杰, 张涛, 郑健, 刘岿 申请人:苏州生物医学工程技术研究所