[发明专利]一种基于PET/CT的心肌代谢评估系统

说明书

本发明公开了一种基于PET/CT的心肌代谢评估系统，对患者进行¹¹C‑Acetate PET/CT心肌代谢显像，获得患者胸部PET和CT图像；对图像进行预处理，包括PET图像和CT图像的配准、图像采样和SUV变换；利用深度学习对CT图像进行心包分割，得到心包感兴趣区，利用阈值法，得到心包脂肪ROI；利用阈值法对PET图像进行心肌分割，得到心肌ROI；根据空间位置信息，自动定位左心室主轴，根据17节段法对左心室心肌进行分段；利用上述ROI，对PET和CT的图像结果进行测量和分析，包括CT钙化分数、CT心包脂肪统计参数、PET心包脂肪代谢、PET心肌统计参数、PET心肌17段统计参数以及PET代谢靶心图；充分利用CT图像解剖结构清晰，PET心肌代谢信号高的特点，能快速、简单的分割出心包和心肌。

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，特别是涉及一种基于PET/CT的心肌代谢评估系统。

背景技术

正电子发射计算机断层显像(positron emission tomography，PET)/CT心肌代谢显像是指利用放射性核素标记相关的代谢底物作为显像剂注射到人体内，显像剂随着循环系统进入心脏，被心肌细胞摄取，之后利用PET/CT对心脏进行扫描，得到显像剂在心脏的分布结果，帮助临床医生了解心肌局部血流灌注和代谢情况，利用螺旋CT对PET图像进行衰减矫正，从而获得心肌的代谢图像；

在各种无创影像技术中，18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)PET/CT是目前评价心肌存活的“金标准”。糖尿病、胰岛素抵抗或肥胖患者由于利用葡萄糖的能力受损，心肌细胞主要以脂肪酸为能量来源，这类患者在进行18F-FDG PET/CT检查时，检测结果会出现偏差，因此需要使用其他类型的显像剂进行替代。¹¹C-乙酸盐(¹¹C-Acetate)参与心肌细胞的氧化代谢过程，当¹¹C-Acetate进入心肌细胞后，在线粒体处进入三羧酸循环，有氧氧化成¹¹C-CO2，同时由于¹¹C-Acetate无法在体内合成，不会受到其他底物水平的影响，因此可以应用于心肌代谢显像；

心肌代谢的下降与异常血管的支配区域有关，根据美国心脏病协会(AHA)推荐的17节段法对左心室心肌进行分段，通过半定量视觉分析法判断异常的区域，是当前核医学相关专业学会的共识，但对于半定量参数标准摄取值在17节段心肌的评价方法尚未建立，为此我们提出一种基于PET/CT的心肌代谢评估系统。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于PET/CT的心肌代谢评估系统，充分利用CT图像解剖结构清晰，PET心肌代谢信号高的特点，创新性的把深度学习和传统方法结合在一起，能快速、简单的分割出心包和心肌；不仅能分析心肌代谢，还能得到充分的信息，如CT钙化分数、心包脂肪分数等，为临床提供更多的辅助信息。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于PET/CT的心肌代谢评估系统，包括如下步骤：对患者进行¹¹C-Acetate PET/CT心肌代谢显像，获得患者胸部PET和CT图像；对图像进行预处理，包括PET图像和CT图像的配准、图像采样和SUV变换；利用深度学习对CT图像进行心包分割，得到心包感兴趣区，利用阈值法，得到心包脂肪ROI；利用阈值法对PET图像进行心肌分割，得到心肌ROI；根据空间位置信息，自动定位左心室主轴，根据17节段法对左心室心肌进行分段；利用上述ROI，对PET和CT的图像结果进行测量和分析，包括CT钙化分数、CT心包脂肪统计参数、PET心包脂肪代谢、PET心肌统计参数、PET心肌17段统计参数以及PET代谢靶心图。

优选的，采用回旋加速器和全自动化学合成模块合成¹¹C-Acetate，放化纯度＞98％，注射剂量为740MBq，PET/CT图像采集条件为：List-mode飞行时间模式采集，获得53帧动态PET扫描图像，使用3D OSEM和TOF重建动态PET图像。