多模态跨设备无标记前临床成像技术的共配准

我们开发了用于临床前成像的软件工具，包括图像的工业构建、融合、分割和定量分析。该软件旨在实现用户友好、高效，并可兼容任何小型动物成像设备，从而实现对获取的多模态图像数据进行可重复的定量分析。自动化是我们领域中的一个重要课题，因为手动分析通常耗时过长、容易出错，且难以重复。

基于软件的自动化可提高分析的效率和可重复性，但其挑战在于如何使自动化具备足够的鲁棒性。小型动物成像设备可提供麻醉状态下实验小鼠和大鼠的三维图像数据，实现对病理和生理变化的无创评估。集成的多模态设备结合了多种成像模态的优势，例如微型CT与PET。

还可以将两个独立的设备组合使用。我们开发了用于自动融合特殊成像模式（如显微CT与FMT）的软件，同时提供了高效的交互式图像融合软件，并定义了一种新的文件格式，以在数据管理相关因素的基础上存储图像数据。

去年，我们发表了一种用于回顾性呼吸门控和高通量设置的方法。我们的方案通过一个涉及可见结构（如标记物）的校准步骤生成变换矩阵。随后可利用该变换矩阵自动完成图像融合，从而消除了对标记物的需求。

首先加载两种模态的图像。为此，请打开分析软件。要将CT图像A作为底层图像加载，请依次点击“文件”、“底层图像”，然后点击“加载底层图像”。

在出现的对话框中，选择并打开图像文件。类似地，要将PET图像A作为叠加图像加载，请点击文件、叠加、加载叠加，然后选择要打开的图像文件。对于基于标记的融合，请通过导航至菜单、视图和图层可见性来隐藏底层图像。

然后取消勾选叠加层，保留底层。如有需要，将选定图层切换至底层。要显示多个切片视图，请按 alt 加 A 键显示轴向视图，alt 加 S 键显示矢状视图，alt 加 C 键显示冠状视图。

如有需要，按下 CTRL 加 W 键，并在窗宽对话框中调节左右垂直标尺，以更清晰地观察标记点。点击“确定”关闭对话框。单击左侧垂直工具栏上的标记符号，以激活鼠标操作模式“创建标记”。

导航至模体的一个基准标记点。将鼠标指针置于其中心位置并单击左键。单击“确定”以保存标记。要对平面视图进行切片，请将鼠标指针移至平面视图上，按住 Alt 键并滚动鼠标滚轮。

通过导航至菜单、视图、图层可见性，勾选叠加层以显示叠加图像。将选定的图层切换为叠加层。如有需要，按演示调整窗宽窗位。

导航至模体的每个基准标记。将鼠标指针置于基准标记的中心位置，单击左键。单击“确定”以保存标记。

将鼠标指针悬停在平面视图上，按住 Alt 键并滚动鼠标滚轮以逐层切片。通过进入 Fusion，然后选择 Register Overlay to Underlay，点击 Compute Rotation and Translation，对底层与覆盖层的标记进行对齐。记录此测量值，然后点击 Okay。

检查比对结果。如前所述，激活底层和覆盖层的视图。单击左侧垂直工具栏上的符号，以启用鼠标模式“交互式图像融合”。

选中叠加层，取消选中底层和分割。将鼠标指针移至视图中心附近以执行平移操作。按住鼠标左键并移动鼠标以移动叠加层。

将光标移至轴状、冠状或矢状视图边缘附近，按住鼠标左键并移动鼠标以旋转叠加图像。在不同视图上持续进行旋转和平移操作，直至底层图像与叠加图像尽可能对齐。

通过导航至融合、叠加变换，然后选择创建并保存差异变换，来创建并保存差异变换。在第一个对话框中，选择原始叠加文件，然后单击打开。在第二个对话框中，输入差异变换的文件名，然后点击保存。

首先，启动分析软件。通过点击“文件”、“底层图像”和“加载底层图像”，将CT文件作为底层图像导入。在随后弹出的对话框中，选择CT图像文件以打开。

依次选择文件、叠加层和加载叠加层，以将PET文件作为叠加层载入。在弹出的对话框中，选择PET图像文件。为启用双层显示，请进入菜单中的视图，然后选择图层可见性，并同时勾选底层和叠加层。

要加载并应用先前保存的差异变换矩阵，请点击融合、叠加变换，然后选择加载并应用变换。随后，从校准过程中选择包含该矩阵的文件以打开。