骨断层图像重建方法及系统与流程

本发明涉及核医学成像技术领域，特别涉及一种骨断层图像重建方法及系统。

背景技术：

临床上以spect(single-photonemissioncomputedtomography，单光子发射计算机断层成像术)进行恶性肿瘤骨转移、骨伤、骨骼炎症等相关疾病的检查时，通常行全身骨扫描规程，获得全身骨伽玛前位与后位两幅平片图像，由医师进行读片解析。对于某些病情复杂的患者，可能需要由医师基于全身骨伽玛平片图像进一步决定行局部断层x射线ct扫描，获取某部位的ct断层图像用于辅助诊断。对于骨平片图像结合ct局部断层图像仍存有疑问的，可进一步行相同部位的spect断层扫描，并将spect断层图像与ct图像进行融合显示，用于临床诊断。

相对于骨伽玛平片图像，spect断层图像有三个优点，一是三维空间分布没有交叠，二是基于ct的衰减校正提高了体内深部异常病灶的图像检测灵敏度，三是spect与ct的图像融合更为清晰直观。但其也存在一个较为突出的缺点，那就是扫描时间翻倍，这样会极大的降低效率。另外，在临床的骨伽玛平片图像中，通常仅有骨骼和肾等少数器官和组织具有较高的放射性摄取和图像对比度，因此其图像数据稀疏性较强，经验丰富的医师能够进行骨骼解剖结构的辨识并与同一结构的ct图像进行对应，这个过程是在医师的思维中完成的，目前尚无有效的方法可以实现直观的骨伽玛平片图像与对应部位的ct断层图像的配准与融合显示，从而不便于医师的分析和诊断，进一步降低了效率。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种骨断层图像重建方法，该方法能够达到与常规spect断层采集和重建获得的断层图像质量接近的水平，便于医生更加直观的进行分析和诊断，对于部分患者的临床检查，避免了额外的断层采集，提高了效率。

本发明的另一个目的在于提出一种骨断层图像重建系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种骨断层图像重建方法，包括以下步骤：s1：对获取到的ct局部断层图像处理得到ct局部断层衰减图像，同时进行图像分割，生成骨骼组织的三维体数据模板；s2：根据所述三维体数据模板生成局部二维骨伽玛平片图像模板；s3：获取全身骨伽玛平片图像，在所述全身骨伽玛平片图像中查找与所述局部二维骨伽玛平片图像模板最匹配的目标局部平片图像，得到所述全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配度；s4：根据所述全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配度，对所述三维体数据模板进行调整，使所述三维体数据模板对应的二维骨伽玛平片图像模板覆盖所述全身骨伽玛平片图像中的预设区域；s5：根据调整后的三维体数据模板及所述s1中的所述ct局部断层衰减图像得到定量的局部骨伽玛断层图像；s6：将得到的所述定量的局部骨伽玛断层图像与所述ct局部断层图像进行融合显示。

根据本发明实施例的骨断层图像重建方法，充分利用了骨伽玛平片图像稀疏程度高，与同机ct图像的骨骼结构空间匹配性强，以及ct图像骨骼组织易分割的特点，通过解剖特征匹配实现基于骨伽玛平片扫描图像的定量骨伽玛断层图像重建，并与ct图像精确配准融合显示，有助于在下一步的图像分析环节更好的借助ct图像分析骨伽玛图像，更准确的评估位于体内深部的骨骼异常病灶信息，从而能够达到与常规spect断层采集和重建获得的断层图像质量接近的水平，便于医生更加直观的进行分析和诊断，对于部分患者的临床检查，避免了额外的断层采集，提高了效率。

另外，根据本发明上述实施例的骨断层图像重建方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，在所述s2中，获取所述全身骨伽玛平片图像对应的数学模型，并根据所述数学模型，将所述三维体数据模板按临床采集方向进行模拟计算，生成所述局部二维骨伽玛平片图像模板。

在一些示例中，在所述s4中，所述对所述三维体数据模板进行调整包括：对所述三维体数据模板的尺寸和范围进行自动迭代微调。

在一些示例中，所述s5，进一步包括：将调整后的三维体数据模板作为图像的初始估计与先验信息，将匹配得到的所述目标局部平片图像输入迭代图像重建算法，并利用ct图像信息进行衰减校正，得到定量的所述局部骨伽玛断层图像。

在一些示例中，所述预设区域为所有骨骼和病灶感兴趣的区域。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种骨断层图像重建系统，包括：处理模块，对获取到的ct局部断层图像处理得到ct局部断层衰减图像，同时进行图像分割，生成骨骼组织的三维体数据模板；生成模块，用于根据所述三维体数据模板生成局部二维骨伽玛平片图像模板；匹配模块，用于根据所述三维体数据模板生成局部二维骨伽玛平片图像模板；调整模块，用于根据所述全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配度，对所述三维体数据模板进行调整，使所述三维体数据模板对应的二维骨伽玛平片图像模板覆盖所述全身骨伽玛平片图像中的预设区域；重建模块，用于根据调整后的三维体数据模板及所述ct局部断层衰减图像得到定量的局部骨伽玛断层图像；显示模块，用于将得到的所述定量的局部骨伽玛断层图像与所述ct局部断层图像进行融合显示。

根据本发明实施例的骨断层图像重建系统，充分利用了骨伽玛平片图像稀疏程度高，与同机ct图像的骨骼结构空间匹配性强，以及ct图像骨骼组织易分割的特点，通过解剖特征匹配实现基于骨伽玛平片扫描图像的定量骨伽玛断层图像重建，并与ct图像精确配准融合显示，有助于在下一步的图像分析环节更好的借助ct图像分析骨伽玛图像，更准确的评估位于体内深部的骨骼异常病灶信息，从而能够达到与常规spect断层采集和重建获得的断层图像质量接近的水平，便于医生更加直观的进行分析和诊断，对于部分患者的临床检查，避免了额外的断层采集，提高了效率。

另外，根据本发明上述实施例的骨断层图像重建系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述生成模块用于获取所述全身骨伽玛平片图像对应的数学模型，并根据所述数学模型，将所述三维体数据模板按临床采集方向进行模拟计算，生成所述局部二维骨伽玛平片图像模板。

在一些示例中，所述调整模块用于对所述三维体数据模板的尺寸和范围进行自动迭代微调。

在一些示例中，所述重建模块用于将调整后的三维体数据模板作为图像的初始估计与先验信息，将匹配得到的所述目标局部平片图像输入迭代图像重建算法，并利用ct图像信息进行衰减校正，得到定量的所述局部骨伽玛断层图像。

在一些示例中，所述预设区域为所有骨骼和病灶感兴趣的区域。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的骨断层图像重建方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的骨断层图像重建系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的骨断层图像重建方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的骨断层图像重建方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤s1：对获取到的ct局部断层图像处理得到ct局部断层衰减图像，同时进行图像分割，生成骨骼组织的三维体数据模板。也即是说，通过图像分割的方式得到ct局部断层图像中骨骼组织的三维体数据模板，即骨骼组织在三维空间的分布。

步骤s2：根据三维体数据模板生成局部二维骨伽玛平片图像模板。

具体地，在本发明的一个实施例中，在步骤s2中，获取全身骨伽玛平片图像对应的数学模型，并根据数学模型，将三维体数据模板按临床采集方向进行模拟计算，进而生成局部二维骨伽玛平片图像模板。其中，临床采集方向通常为正前位和正后位。

步骤s3：获取全身骨伽玛平片图像，在全身骨伽玛平片图像中查找与局部二维骨伽玛平片图像模板最匹配的目标局部平片图像，得到全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配度。

步骤s4：根据全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配度，对三维体数据模板进行调整，使三维体数据模板对应的二维骨伽玛平片图像模板覆盖全身骨伽玛平片图像中的预设区域。其中，预设区域例如为所有骨骼和病灶等感兴趣区域。

在本发明的一个实施例中，在步骤s4中，对三维体数据模板进行调整包括：对三维体数据模板的尺寸和范围进行自动迭代微调。

也即是说，根据全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配程度，对三维体数据模板的尺寸和范围进行自动迭代微调，使三维体数据模板对应的二维骨伽玛平片图像模板覆盖骨伽玛平片图像的所有骨骼和病灶等感兴趣区域。

步骤s5：根据调整后的三维体数据模板及步骤s1中的ct局部断层衰减图像得到定量的局部骨伽玛断层图像。

在本发明的一个实施例中，步骤s5，进一步包括：将调整后的三维体数据模板作为图像的初始估计与先验信息，将匹配得到的目标局部平片图像输入迭代图像重建算法，并利用ct图像信息进行衰减校正，以得到定量的局部骨伽玛断层图像。

步骤s6：将重建得到的定量的局部骨伽玛断层图像与ct局部断层图像进行融合显示。

根据本发明实施例的骨断层图像重建方法，充分利用了骨伽玛平片图像稀疏程度高，与同机ct图像的骨骼结构空间匹配性强，以及ct图像骨骼组织易分割的特点，通过解剖特征匹配实现基于骨伽玛平片扫描图像的定量骨伽玛断层图像重建，并与ct图像精确配准融合显示，有助于在下一步的图像分析环节更好的借助ct图像分析骨伽玛图像，更准确的评估位于体内深部的骨骼异常病灶信息，从而能够达到与常规spect断层采集和重建获得的断层图像质量接近的水平，便于医生更加直观的进行分析和诊断，对于部分患者的临床检查，避免了额外的断层采集，提高了效率。

本发明的进一步实施例还提出了一种骨断层图像重建系统。

图2是根据本发明一个实施例的骨断层图像重建系统的结构框图。如图2所示，该系统100包括：处理模块110、生成模块120、匹配模块130、调整模块140、重建模块150和显示模块160。

其中，处理模块110用于对获取到的ct局部断层图像处理得到ct局部断层衰减图像，同时进行图像分割，生成骨骼组织的三维体数据模板。也即是说，通过图像分割的方式得到ct局部断层图像中骨骼组织的三维体数据模板，即骨骼组织在三维空间的分布。

生成模块120根据三维体数据模板生成局部二维骨伽玛平片图像模板。

具体地，在本发明的一个实施例中，生成模块120用于获取全身骨伽玛平片图像对应的数学模型，并根据数学模型，将三维体数据模板按临床采集方向进行模拟计算，生成局部二维骨伽玛平片图像模板。其中，临床采集方向通常为正前位和正后位。

匹配模块130用于获取全身骨伽玛平片图像，在全身骨伽玛平片图像中查找与局部二维骨伽玛平片图像模板最匹配的目标局部平片图像，得到全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配度。

调整模块140用于根据全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配度，对三维体数据模板进行调整，使三维体数据模板对应的二维骨伽玛平片图像模板覆盖全身骨伽玛平片图像中的预设区域。其中，预设区域例如为所有骨骼和病灶等感兴趣区域。

在本发明的一个实施例中，调整模块140用于对三维体数据模板的尺寸和范围进行自动迭代微调。

也即是说，调整模块140根据全身骨伽玛平片图像与局部二维骨伽玛平片图像模板的匹配程度，对三维体数据模板的尺寸和范围进行自动迭代微调，使三维体数据模板对应的二维骨伽玛平片图像模板覆盖骨伽玛平片图像的所有骨骼和病灶等感兴趣区域。

重建模块150用于根据调整后的三维体数据模板及ct局部断层衰减图像得到定量的局部骨伽玛断层图像。

在本发明的一个实施例中，重建模块150用于将调整后的三维体数据模板作为图像的初始估计与先验信息，将匹配得到的目标局部平片图像输入迭代图像重建算法，并利用ct图像信息进行衰减校正，得到定量的局部骨伽玛断层图像。

显示模块160用于将得到的定量的局部骨伽玛断层图像与ct局部断层图像进行融合显示。

需要说明的是，本发明实施例的骨断层图像重建系统的具体实现方式与本发明实施例的骨断层图像重建方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的骨断层图像重建系统，充分利用了骨伽玛平片图像稀疏程度高，与同机ct图像的骨骼结构空间匹配性强，以及ct图像骨骼组织易分割的特点，通过解剖特征匹配实现基于骨伽玛平片扫描图像的定量骨伽玛断层图像重建，并与ct图像精确配准融合显示，有助于在下一步的图像分析环节更好的借助ct图像分析骨伽玛图像，更准确的评估位于体内深部的骨骼异常病灶信息，从而能够达到与常规spect断层采集和重建获得的断层图像质量接近的水平，便于医生更加直观的进行分析和诊断，对于部分患者的临床检查，避免了额外的断层采集，提高了效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。