基于多巴胺转运体显像特异性摄取比的半自动量化方法技术

一种基于多巴胺转运体显像特异性摄取比的半自动量化方法，包括以下步骤：采集多巴胺转运体断层图像数据；从采集到的断层图像数据中标定纹状体所在的断层图像范围；自动在标定出的断层图像中分割出纹状体区域和参考区域；提取纹状体区域内所有像素的灰度值，作为纹状体区域特异性摄取计数值；提取参考区域内所有像素的灰度值，作为参考区域特异性摄取计数值；统计标定出的所有断层图像的纹状体区域特异性摄取计数值和参考区域特异性摄取计数值，求其比值作为多巴胺转运体显像特异性摄取比。本方法能够提高多巴胺转运体显像分析的效率、精确度和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，涉及图 像处理、计算机视觉、核医学

技术介绍
多巴胺转运体（dopaminetransporter,DAT)位于大脑中枢多巴胺能神经元末 梢突触前膜，是一种膜蛋白，对于调节躯体运动与行为、情绪与内分泌、精神活动与学习记 忆等具有重要意义，是许多神经递质的作用靶点。核医学多巴胺转运体（DAT)功能显像 是通过静脉注射放射性分子探针，利用多巴胺能神经元与DAT特异性结合的生理学原理， 体外采用单光子发射计算机断层成像（Single-PhotonEmissionComputedTomography， SPECT)设备，观察脑内功能状态。多巴胺转运体主要集中在脑内纹状体区，所以定量分析纹 状体DAT的空间分布、位点、数量、密度和亲和力，计算纹状体DAT特异性摄取比，是客观评 价脑内纹状体功能的量化指标。国内外已经广泛采用这种成像和分析方法用于帕金森病、 阿尔茨海默病以及精神活性物质依赖（吸毒）等多种精神疾病的研宄。尤其是在戒毒领域， 能够直观反映吸毒患者脑功能受损和恢复程度，对患者的早期诊断、发病机制分析、药物疗 效的观察和临床预后的判断等具有十分重要的作用。 医学图像的定量计算一直以来都是研宄热点，从最简单的人工处理，发展半自动 或全自动量化处理。其中，半自动量化过程既保留了医师的经验知识，又能结合计算机技术 提高处理效率，所以更加受到青睐。然而，目前临床处理DAT图像的方法绝大多数是通过手 动分割、统计完成的。临床医师筛选10-12层断层图像，手动勾画纹状体感兴趣区（ROI)，逐 个统计ROI像素值，带入数学模型计算结果。这种处理方式耗时长、效率低，对于不同操作 者之间存在主观差异性，得到计算的结果并不同，即便同一操作者多次处理也存在误差，所 以鲁棒性差，不具备可重复性。因此，一种客观、准确的图像处理方法对多巴胺转运体显像 的临床日常分析是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于多巴胺转运体显像特异性摄取比的半自动量化方 法，以提高多巴胺转运体显像分析的效率、精确度和鲁棒性。 本专利技术的具体技术方案为： 一种，该方法包括以下步 骤： 采集多巴胺转运体断层图像数据； 从采集到的断层图像数据中标定纹状体所在的断层图像范围； 自动在标定出的断层图像中分割出纹状体区域和参考区域； 提取纹状体区域内所有像素的灰度值，作为纹状体区域特异性摄取计数值； 提取参考区域内所有像素的灰度值，作为参考区域特异性摄取计数值； 统计标定出的所有断层图像的纹状体区域特异性摄取计数值和参考区域特异性 摄取计数值，求其比值作为多巴胺转运体显像特异性摄取比。 在上述的中，优选地，标 定纹状体所在的断层图像范围的步骤包括：人工定位纹状体中间层，然后沿断层轴向分别 向上下两个方向各搜索复数层断层图像，得到包含纹状体的全部图层。 在上述的中，优选地，还 包括在分割纹状体区域和参考区域前对断层图像进行滤波去噪和边缘增强预处理的步骤。 在上述的中，优选地，采 用自适应邻域加权算法滤波去噪，采用Sobel梯度算法和拉普拉斯算法相结合进行边缘增 强预处理。 在上述的中，优选地，采 用基于梯度矢量流的主动轮廓模型算法分割纹状体区域。 在上述的中，优选地，纹 状体区域分割步骤中，第一幅断层图像由人工给定纹状体区域的初始轮廓线，然后由算法 自动从初始轮廓线向纹状体真实边界收敛完成分割过程，其余断层图像采用相邻断层的纹 状体分割结果作为初始轮廓线完成分割过程。 在上述的中，优选地，所 述参考区域为全脑区域。 在上述的中，优选地，采 用最大类间方差的全局阈值处理方法分割参考区域。 本专利技术具有以下有益效果：能够半自动实现多巴胺转运体显像量化过程，只需少 量人工操作，大大简化了操作流程，提高了处理效率，且与手动分割方式相比，减少了医师 人工处理的差异性，提高了计算结果的精确度和鲁棒性。【附图说明】 图1为一些实施例半自动量化方法的流程图； 图2-a为纹状体断层原始图像，图2-b为临床伪彩图像； 图3为断层图像三维灰度分布图； 图4-a为左侧纹状体标记结果图，图4-b为右侧纹状体标记结果图； 图5-a、5-b、5-c、5_d为四个断层图像中半自动量化标记与专业医师手动标记结 果对比图。【具体实施方式】 下面将结合示意性实施案例对本专利技术的实施方式进行说明。应该理解的是，在任 何这种实际实施方案的发展中，必须采取许多特定的实施方案以实现开发者的特定目标， 例如多种方法都能实现对纹状体边界的识别和分割；设定不同的生理数学模型都可完成多 巴胺转运体的量化计算。虽然本专利技术允许各种修改和替代的形式，但已经借助附图中的实 例显示了本专利技术的特定实施方案并在此对其进行详细说明。应该说明的是，本专利技术并不限 制当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多巴胺转运体显像特异性摄取比的半自动量化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：采集多巴胺转运体断层图像数据；从采集到的断层图像数据中标定纹状体所在的断层图像范围；自动在标定出的断层图像中分割出纹状体区域和参考区域；提取纹状体区域内所有像素的灰度值，作为纹状体区域特异性摄取计数值；提取参考区域内所有像素的灰度值，作为参考区域特异性摄取计数值；统计标定出的所有断层图像的纹状体区域特异性摄取计数值和参考区域特异性摄取计数值，求其比值作为多巴胺转运体显像特异性摄取比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁克虹，王彤，李怡雪，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44