一种脊髓功能成像及其多模态影像融合方法与流程

1.本发明涉及医学影像领域，特别涉及一种脊髓功能成像及其多模态影像融合方法。


背景技术：

2.脊髓血管畸形(spinal cord vascular malformation，脊髓血管畸形)是高致残性的中枢神经系统疾病，虽然不影响生命，但其高致残率达72.1％，导致患者丧失工作和生活能力，也给家庭和社会带来沉重的负担。已知脊髓血管畸形为非自限性疾病，呈进展性发展，故应本着“早发现，早治疗”的治疗原则。
3.即使上述脊髓结构影像(ct、mri、dsa等)也只能反映病变的定位、结构、血管构筑、血流动力学以及与周围组织的关系，而不能反映脊髓神经微观结构和脊髓功能损伤；而脊髓功能影像(dti)，则能反映神经纤维束的完整性和连贯性、损伤时的受压、移位、断裂等，以及损伤后脱髓鞘改变和修复期轴突再髓鞘化过程，这在评估脊髓损伤程度以及预后等方面有着重要意义；
4.受脊髓解剖结构的影响，如脊髓截面积小(成人脊髓的平均直径仅为1.4cm)、神经纤维束细小等，以及病理性因素(病理性弯曲、强直)的影响，脊髓功能成像(dti)的临床开展和应用受到了很大的限制。
5.只是在颈椎病方面，有少量脊髓功能成像(dti)技术的报道；但颈椎病和脊髓血管畸形是二个完全不同的疾病，对神经纤维束的损伤机制也完全不同，所以颈椎病的功能成像技术，并没有适合脊髓血管畸形疾病的功能成像。


技术实现要素：

6.本发明提出了一种脊髓功能成像及其多模态影像融合方法，解决了上述问题中颈椎病的功能成像技术，并没有适合脊髓血管畸形疾病的功能成像的问题。
7.一种脊髓功能成像及其多模态影像融合方法，包括以下步骤：
8.s1.正常成年人作为对照组，脊髓血管畸形患者作为实验组，通过脊髓功能成像测量对照组中脊髓的不同部位并获取对应的基数，其中脊髓功能成像包括mr 3d cube成像、mri成像和3d-dsamask成像；
9.s2.通过mri成像测量实验组中脊髓的不同部位并获取对应的数据，以对照组的平均基数来评估实验组相应部位的脊髓微观结构和功能变化；
10.s3.将mr 3d cube图像作为参考图，3d-dsa mask图像为移动图；对参考图和移动图基于模型的自动图像配准对参考图与移动图进行粗略配准，随后再基于模型的手动图像配准对参考图与移动图进行精细配准。
11.s4.将mr 3d cube图像与3d-dsamask图像固定，完成配对，将脊髓功能成像中多个三维模型拖拽并融合。
12.优选的，所述模型的手动图像配准的标准为：利用多点骨性标识在矢状位、冠状位
与横断位进行三维配准。
13.优选的，所述采集脊髓图像为矢状面高清3d fse的脊髓图像。
14.优选的，配准及配对完成后，用mr dti图像交换mr 3d cube图像，或通过3d-dsa减影图像交换3d-dsa mask图像，再将多个三维模型拖拽并融合。
15.优选的，正常成年人的标准为：年龄20～50岁，身高160～180cm，体重50～80kg；无相关疾病。
16.优选的，脊髓的不同部位为颈段、胸段和腰段。
17.优选的，所述脊髓功能成像还包括ct、cta和mra图像。
18.本发明的有益效果是：
19.将脊髓结构影像与功能影像进行多模态影像融合，多尺度、多维度地评估病变，除了可明显提高诊断率外，还能评估预后，以及为治疗方法和个体化手术入路的选择等方面提供客观依据。
附图说明
20.图1为一种脊髓功能成像及其多模态影像融合方法的整体流程图；
21.图2为实验组的影像图。
具体实施方式
22.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
23.请参阅图1至图2。须知，以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
25.请参阅图1，本发明提供一种脊髓功能成像及其多模态影像融合方法：
26.适合脊髓血管畸形疾病的脊髓功能成像(dti)技术：先在正常成年人上，探索脊髓功能成像(dti)的相关技术参数，以及不同脊髓部位(颈段、胸段和腰段)的相关参数，以此作为基线来评估脊髓血管畸形疾病，同时将成像结果反馈至脊髓功能成像(dti)，调整相关的成像参数，以适合匹配脊髓血管畸形疾病。
27.脊髓功能影像(dti)与脊髓结构影像多模态影像融合(mif)：将脊髓功能影像(dti)与不同的结构影像(如ct、mri、dsa、cta/mra等)进行mif；研发出相关的数据处理、整合和融合技术；实现了对脊髓血管畸形从结构到功能的评估，除可明显提高诊断率外，还为评估预后、治疗方法和手术入路的选择提供更客观的依据。
28.脊髓功能成像：在3.0t高场强mri，先采集矢状面高清3d fse的脊髓图像适合脊髓
血管畸形疾病的脊髓功能成像(dti)技术：
29.1)对照组(正常成年人,共60例)：正常体检的成年人(要求：年龄20～50岁，身高160～180cm，体重50～80kg；无相关疾病).
30.运用3.0t以上高场强mri，在脊髓不同的节段(的颈段、胸段和腰段)，分别完成脊髓功能成像(dti)相关技术参数的设定，如弥散系数(adc)和各向异性分数(fa)等。以此作为基数来评估实验组。
31.2)实验组(脊髓血管畸形疾病患者,共60例)：以对照组脊髓颈段、胸段和腰段的相关技术参数来完成脊髓血管畸形患者的颈段、胸段和腰段病变脊髓功能成像，同时，以对照组的平均基数来评估脊髓血管畸形相应部位的脊髓微观结构和功能变化。同时将成像结果反馈至脊髓功能成像(dti)，调整相关的成像参数，以适合匹配脊髓血管畸形疾病。
32.脊髓功能影像(dti)与脊髓结构影像多模态影像融合(mif)：
33.脊髓结构影像mif：将来源于不同厂家设备的结构影像数据，除了常见的dsa、3d-dsa、ct、mri、cta和mra，还包括dynact、innova-ct、双容积(dural volume)重建、三维融合(three dimensimal fusion)等结构影像。许多设备(如dsa大型平板机)有自带的影像重建融合处理软件或者平台，可进行相应的结构影像mif。来评估脊髓血管畸形的定位、结构、血管构筑以及与周围组织结构的关系。
34.如果没有上述融合处理软件或者平台，则在aw 4.7工作站处理，具体见下。
35.脊髓功能影像与结构影像结合进行mif：将来源于不同厂家设备的结构和功能影像的相关图像数据进行整合。如dsa+mri+mri-dti的mif，其相关的技术和参数如下：
36.在aw 4.7工作站(包括dti、compare和fibertrack等相关数据软件，ge－医疗)，应用手动/自动配准功能将dti/dtt与3d-dsa进行mif：先将mr 3d cube图像作为参考图，3d-dsa mask图像作为移动图；使用自动配准作图像的粗略配准，随后使用手动配准作图像的精细配准。后者利用多点骨性标识在矢状位、冠状位、横断位上行三维配准，以保证准确性。随后，反复检查2d c臂图像(2d-dsa)和mr图像的匹配程度后，将两者固定，完成配对。配准及配对完成后，可以用mr dti图像交换mr 3d cube图像，或者3d-dsa减影图像交换3d-dsa mask图像，将多个三维模型拖拽并融合，即可观察在病灶及其周围的血管、神经纤维束、周围组织结构等三维解剖关系。
37.其他影像的mif，可参照上述方法，相关的技术参数做适当的调整。
38.实施例：
39.如图2所示，男性，15岁，颈部疼痛半年，双下肢轻度共济障a-c；d,e:神经纤维束受压呈扁平状，穿过avm呈梳齿状，但没有断裂，故适合介入治疗，而不适合直接手术切除，也可以解释患者没有明显的神经功能障碍。
40.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。