基于模板和先验信息的小鼠脑PET图像空间归一化

作     者：蒋斌 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖鹏

授予年度：2023年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1006[医学-中西医结合] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 100106[医学-放射医学] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

主      题：正电子发射断层成像 小鼠脑 空间归一化 PET模板 

摘      要：正电子发射断层（Positron Emission Tomography,简称PET）成像是一种独特的功能成像技术,可以帮助研究人员观测到体内的生理过程和生化途径。因此,PET被越来越多地应用于研究各种人类疾病,在心、脑、肿瘤等方向的疾病应用居多。由于许多脑部疾病涉及侵袭性的实验研究,不适合在人类上开展,小鼠则成为常用的实验动物之一。在PET脑图像分析之前,一个常用的预处理步骤是空间归一化。空间归一化是体素分析的必要条件,也能为感兴趣体积分析提供预设好的掩膜,允许不同实验单位的结果进行对比。本文使用基于PET模板和先验信息的空间归一化方法,在小鼠脑PET图像做了如下研究:首先,研究了健康小鼠F标记的氟代脱氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose,简称FDG）PET图像空间归一化,并对PET模板和先验信息的方法进行验证。实验对小鼠进行静态FDG PET成像,并制作了FDG PET模板。随后,使用PET模板与先验信息的方法空间归一化,以Mirrione模板的结果为金标准进行对比。发现两种方法的结果与Mirrione模板的结果有较高的相关性和相似性（PET模板结果:斜率为0.9403,R值为0.9968;先验信息结果:斜率为1.0727,R值为0.8932）。其次,研究了健康小鼠C标记的多巴胺转运体(2-β-carbomethoxy-3β-（4-fluorophenyl）tropane,简称CFT)PET图像空间归一化,并比较了PET模板与先验信息的结果。实验通过对一组小鼠进行动态成像,确定了最佳静态成像时间。随后对小鼠进行静态CFT PET成像,制作了CFT PET的小鼠脑模板。最后使用PET模板和先验信息的方法进行空间归一化。脑区标准摄取值的结果显示两种方法有较高的相关性和相似性（斜率为0.8716,R值为0.9567）。最后,研究了FDG和CFT PET在帕金森疾病（Parkinson’s Disease,简称PD）模型鼠的空间归一化。对PD小鼠造模前后进行FDG和CFT PET成像,并对成像结果分别使用PET模板和先验信息空间归一化。通过造模前后脑区摄取的显著性差异分析,发现了两种方法组间比较的一致性较高。随后,对两种方法进行相关性分析。在FDG PET的结果中,两种方法存在一定差异（斜率为0.7090,R值为0.9718）;在CFT PET的结果中,两种方法具有良好的相关性与相似性（斜率为0.8195,R值为0.9401）。