一种用于PET/MR的头部定位方法及头部定位装置与流程

本发明涉及颅脑扫描，尤其涉及一种用于pet/mr的头部定位方法及头部定位装置。

背景技术：

1、颅脑常规mri技术所用的线圈为头线圈或者头颈联合线圈，患者处于仰卧位，令定位中心对准眉间及线圈中心。头颅mri平扫序列包括：(1)轴面t2wi、t1wi、flair-t2wi序列，t1wi有异常高信号时，加扫脂肪抑制(fat suppression，fs)-t1wi序列。扫描基线平行于前-后联合连线(ac-pc线)。扫描范围覆盖枕骨大孔至颅顶。(2)矢状面和冠状面t2wi、t1wi序列，矢状面扫描基线平行于大脑矢状裂，冠状面垂直于大脑矢状裂并平行于脑干。ac-pc线为前连合(anterior commissure,ac)后缘中点至后连合(posterior commissure,pc)前缘中点的连线。

2、但是在实际操作中，由于常规定位像非常不清晰，所以无法确定出前联合以及后联合的具体位置，也就无法实现定位，故通常都是靠医务人员的经验进行调整，而且由于acpc线的位置不好确定，也多采用替代方法进行定位，例如平行胼胝体前后缘进行定位，胼胝体在定位像上解剖对比度高，易于查看，定位方便，也存在一些其他的替代方式，例如听眦线，也就是眼外眦与外耳道口的连线，更多应用于ct扫描，mr矢状面上定位通常是鼻根到脑桥延髓交界处连线，但都与ac-pc线定位存在一定的角度偏差，又因为患者头颅尺寸有差异，所以最终的成像往往无法达到最佳。特别是儿童在进行检查时，由于儿童天性好动，不听指挥，如此会影响儿童头部的成像，也需要花费更多的时间进行调整，成像耗费时间多、效率低。

3、所以基于上述问题，如何设计一种能够实现acpc线定位的扫描设备，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种基于用于pet/mr的头部定位方法及头部定位装置。

2、本发明公开了一种用于pet/mr的头部定位方法，所述头部定位方法基于头部定位装置实现，所述头部定位装置包括头线圈本体、主控组件、固定于所述头线圈本体上的至少两个毫米波传感器，以及与所述头线圈本体机械连接且能够调整所述头线圈本体角度的转动组件；所述头部定位方法包括步骤：

3、获取若干个训练样本，每个所述训练样本包括对应样本人员头部的mr影像以及三维扫描合成影像；所述三维扫描合成影像通过将至少两个毫米波传感器对样本人员头部的扫描数据进行合成处理得到；

4、根据所述mr影像生成样本人员头部的体表造影，并根据所述体表造影生成mr影像对应的头部外表标签yct；

5、根据所述mr影像标记出对应样本人员的acpc线，并生成acpc线在矢状面的投影向量ys；

6、将所述三维扫描合成影像作为预设的神经网络模型的输入，并以该三维扫描合成影像的头部外表皮3d坐标ct以及acpc线在矢状面的投影向量rs作为所述神经网络模型的输出，结合所述mr影像对应的所述头部外表标签yct和所述投影向量ys对所述神经网络模型进行训练，得到训练后的神经网络模型；

7、所述主控组件获取待定位人员的三维扫描合成影像，并通过训练后的神经网络模型得到对应的acpc线在矢状面的投影向量rs；

8、根据所述投影向量rs生成角度调整指令并向所述转动组件发送；

9、所述转动组件执行所述角度调整指令，使所述头线圈本体的位置调整后与所述投影向量rs相匹配。

10、进一步的，将所述三维扫描合成影像作为预设的神经网络模型的输入，并以该三维扫描合成影像的头部外表皮3d坐标ct以及acpc线在矢状面的投影向量rs作为所述神经网络模型的输出，结合所述mr影像对应的所述头部外表标签yct和所述投影向量ys对所述神经网络模型进行训练，包括：

11、所述神经网络模型的损失函数为：

12、

13、其中，n为所述头部外表标签yct和所述头部外表皮3d坐标ct所包含的点的数量，m为所述投影向量ys和所述投影向量rs所包含的点的数量；mind表示所述头部外表标签yct中和所述头部外表皮3d坐标ct中第i个点最近的欧氏距离；λ为经验参数；ys.xi和ys.yi分别表示投影向量ys中第i个点的x坐标值以及y坐标值，rs.xi和rs.yi分别表示投影向量rs中第i个点的x坐标值以及y坐标值。

14、进一步的，所述神经网络模型包括vit网络模型、decode函数以及全连接网络模型。

15、进一步的，将所述三维扫描合成影像作为预设的神经网络模型的输入，并以该三维扫描合成影像的头部外表皮3d坐标ct以及acpc线在矢状面的投影向量rs作为所述神经网络模型的输出，包括：

16、所述vit网络模型根据所述三维扫描合成影像生成特征向量vmr；

17、所述decode函数根据所述特征向量vmr生成所述头部外表皮3d坐标ct；

18、根据所述特征向量vmr生成acpc特征向量vp；

19、所述全连接网络模型根据所述acpc特征向量vp生成acpc线在矢状面的投影向量rs。

20、进一步的，所述三维扫描合成影像通过将至少两个毫米波传感器对样本人员头部的扫描数据进行合成处理得到，包括：

21、将至少两个毫米波传感器对样本人员头部的扫描数据基于预设的头部定位装置的坐标系进行旋转处理，使得旋转后的所述扫描数据处于同一坐标系；

22、将旋转后的所述扫描数据进行合成，得到所述三维扫描合成影像。

23、进一步的，根据所述mr影像生成样本人员头部的体表造影，并根据所述体表造影生成mr影像头部外表标签yct，包括：

24、调用mimics软件生成mr影像对应的所述头部外表标签yct。

25、本发明还包括一种用于pet/mr的头部定位装置，所述头部定位装置包括头线圈本体、主控组件、固定于所述头线圈本体上的至少两个毫米波传感器，以及与所述头线圈本体机械连接且能够调整所述头线圈本体角度的转动组件；所述毫米波传感器和所述转动组件与所述主控组件电连接，其中，

26、所述毫米波传感器用于对样本人员以及待定位人员的头部进行扫描，并获得扫描数据；

27、所述主控组件通过上述的头部定位方法得到训练后的神经网络模型，并基于待定位人员的三维扫描合成影像得到对应的acpc线在矢状面的投影向量rs，以及根据所述投影向量rs生成角度调整指令并向所述转动组件发送；

28、所述转动组件用于执行所述角度调整指令，使所述头线圈本体的位置调整后与所述投影向量rs相匹配。

29、进一步的，所述头部定位装置还包括固定安装在所述头线圈本体内且面向人耳侧的至少一个激光标线器，所述激光标线器与所述主控组件电连接，所述激光标线器用于发射一字线激光，用于示意acpc线在人体表矢状面的位置。

30、进一步的，所述头部定位装置还包括与所述激光标线器处于同侧的至少一个摄像组件，以及适于人体的左耳耳机和/或右耳耳机，所述摄像组件与所述主控组件电连接，所述左耳耳机和所述右耳耳机的外端面上设有立体图案；

31、所述摄像组件用于采集人耳侧图像并向所述主控组件发送；

32、所述主控组件用于根据所述人耳侧图像和所述扫描数据中立体图案的位置将所述摄像组件和所述毫米波传感器所在的坐标系进行校准。

33、进一步的，所述头部定位装置还包括提醒组件，所述提醒组件与所述主控组件电连接，其中，所述主控组件根据预设的提醒策略生成提醒指令；所述提醒组件根据所述提醒指令发出提醒。

34、本发明的基于用于pet/mr的头部定位方法及头部定位装置，首先获取样本人员头部的mr影像以及三维扫描合成影像，然后再根据mr影像生成样本人员头部的体表造影，并根据体表造影生成mr影像对应的头部外表标签yct，以及根据mr影像标记出对应样本人员的acpc线，并生成acpc线在矢状面的投影向量ys，之后将三维扫描合成影像作为预设的神经网络模型的输入，并以该三维扫描合成影像的头部外表皮3d坐标ct以及acpc线在矢状面的投影向量rs作为神经网络模型的输出，结合mr影像对应的头部外表标签yct和投影向量ys对神经网络模型进行训练，得到训练后的神经网络模型，获取到待定位人员的三维扫描合成影像后，通过训练后的神经网络模型得到对应的acpc线在矢状面的投影向量rs，然后根据投影向量rs生成角度调整指令，转动组件执行角度调整指令，使头线圈本体的位置调整后与投影向量rs相匹配，实现了acpc线的自动定位，且每一次定位操作都无需人为参与，转动组件就能够将头线圈本体的位置进行调整，使得颅脑扫描能够按照acpc线进行平扫，不仅节约时间，还能够获得角度最佳的扫描图像，进而使得疾病诊断更加准确。