基于ShearLab 3D变换的3维PET/MRI图像融合

郑 伟，李 涵，安晓林，刘帅奇，张晓丹，马泽鹏*

(1.河北大学 电子信息工程学院， 保定 071002；2.河北省数字医疗工程重点实验室，保定 071002；3.河北省机器视觉工程技术研究中心，保定071002；4.河北大学附属医院，保定 071000)

引 言

中国已进入老龄化阶段，预计老龄化进程在未来十几年内将不断加速[1]。阿尔茨海默病(Alzheimer disease,AD)在老年群体中发病率不断增加，并给社会、家庭带来不可估计的经济压力[2]。影像学是AD诊断的重要方式,包括计算机断层扫描技术(computed tomography，CT)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、正电子发射断层成像(positron emission tomography,PET)等，近年来PET/CT,PET/MRI两种影像结合的形式也成为重要的诊断方式[3]。其中CT检查中的X射线对活体组织有一定损伤，且对血管、神经等软组织分辨率有限。MRI 的磁场与人体的水分子包含的氢原子核的旋转作用释放能量产生非常清晰的解剖结构。医生通过AD患者的MRI脑影像清晰地看到脑沟回加深加宽、脑室扩大程度、海马萎缩等，但由于很多疾病可以导致脑萎缩，仅仅依靠MRI几乎不能确诊。PET通过在人体中注射放射性物质，可以无创生理地研究人体内生物分子状态。AD患者表现为神经突触的丢失或机能的降低，PET示踪剂18氟-氟脱氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)通过葡萄糖代谢高低反映神经突触的活性，表现在皮层区域葡萄糖代谢下降，但图像空间分辨率低。因此,采用图像融合技术生成PET/MRI图像，利用MRI清晰的结构精准判断PET葡萄糖代谢低的位置，提高AD的特异性和准确性。

PET/MRI图像融合可在空域和变换域中实现，其中空域算法如加权平均、像素取大等原理简单、且耗时短，但忽略了纹理等信息。……