临床前成像模式的多模式跨设备和无标记物共同配准

该方案的软件步骤将在 Imalytics Preclinical 中执行，该临床前称为“分析软件”（参见 材料表）。它可以将卷加载为两个不同的层，称为 “underlay” 和 “overlay” 18。底层渲染通常用于检查解剖学上详细的数据集，分割可能基于该数据集;叠加层可以透明地呈现，可用于可视化图像中的其他信息。通常，基于示踪剂的模态的信号分布显示在叠加层中。该协议需要多次切换所选层。这是将受编辑操作影响的图层。当前选定的图层显示在鼠标和窗口图标之间顶部工具栏的下拉列表中。可以按 Tab 键在参考底图和叠加之间切换，也可以直接从下拉列表中选择所需的图层。该协议将用于测试自洽性并确定差分变换的扫描（或图像）称为“校准扫描”，与随后用于内容生成成像的“生产扫描”形成鲜明对比。方案中使用的模式是 CT 和 PET。然而，如前所述，该方法适用于所有能够获取体积数据的临床前成像方式。 1. 组装载体和模型 注意： 必须提供合适的多式联运载体，例如鼠标床，可以固定模型。有关此程序集的建议、常见问题和疑难解答，请参阅讨论。 在模型中准备基准标记。注：所需的具体准备工作因所使用的模式和示踪剂而异。例如，许多 MRI 模型包含需要注水的空腔，而 PET 作为另一个例子，需要放射性示踪剂。 将模型放在托架中，并用胶带等不会影响图像质量的材料固定。注意：Demo 部分详细介绍了 Phantom 的要求。 2. 执行校准扫描并检查自洽性 注意：需要对每个成像设备重复此步骤。 采集具有不同视野的两次扫描。将托架放入成像设备中。确保以可靠且可重复的方式放置。 根据设备制造商的说明进行扫描，使用覆盖整个模型的大视野。在以下步骤中，此图像将称为 “Image A”。注意：包括所有基准点很重要，因为此扫描也将用于计算差分变换矩阵。 从成像设备中取出托架并更换。注意： 此步骤可确保托架在设备中的位置可靠。 如果成像设备不支持有限的视野，即始终扫描整个视野，则可以合理地假设自洽。直接进入步骤 3。 根据设备制造商的说明执行第二次扫描，这次使用的视场要小得多。在以下步骤中，此图像将称为 “Image B”。注意：使用不同的视场进行两次扫描非常重要。视野的确切位置对于图像 B 来说并不重要，只要包含一些可见信息，例如虚拟结构或尽可能多的基准点即可。 加载参考底图。打开分析软件。 将图像 A 加载为参考底图： 菜单 File > Underlay > Load underlay。在下面的对话框中，选择图像文件，然后单击 打开。 如果 3D 视图不存在，请按 [Alt + 3] 将其激活。 调整窗口：按 [Ctrl + W] 并调整以下对话框中的左右垂直条，以便可以清楚地区分幻象或根据模态，示踪剂。点击 Ok 关闭对话框。 加载叠加层。将图像 B 加载为叠加层： 菜单 File > Overlay > Load overlay。在下面的对话框中，选择图像文件，然后单击 打开。 更改渲染方法： 菜单 3D-Rendering > Overlay mode >选中 Iso 渲染。注意：尽管 PET 或 SPECT 等基于示踪剂的模态通常使用体积渲染进行查看，但在这种情况下，Iso 渲染可以更轻松地比较位置。默认情况下，参考底图在 ISO 渲染中打开。 激活边界框的视图： 菜单视图 > 显示符号 > 显示边界框 > 显示参考底图边界框;菜单视图 > Show symbols > Show bounding box > Show overlay bounding box。 检查图像对齐方式。将鼠标指针放在 3D 视图上，然后使用 [Ctrl + 鼠标滚轮] 缩放视图，以便两个边界框都完全可见。按住 [Alt + 鼠标左键] 同时移动鼠标指针可旋转视图。 将所选图层切换到叠加层。 调整窗口和颜色表：按 [Ctrl + w]。在以下对话框左侧的下拉列表中，选择 Yellow。将以下对话框中的范围调整为为底层选择的类似范围，然后以小步骤更改设置，直到黄色渲染在白色渲染中可见。点击 Ok 关闭对话框。注意：图像 A（参考底图）的渲染现在以白色表示，并由红色边界框包围。图像 B（叠加）的渲染以黄色表示，并由黄色边界框包围。 目视检查成像设备和放置模型的方法是否按要求自洽。虚拟（或者，根据模态，示踪剂）应在 Undertier 和 Overlay 中完全对齐。黄色渲染应该是白色渲染的子集。注意：黄色边界框应较小，且在红色边界框内。有关直观示例，请参阅 Representative Results 部分。如果对齐方式不匹配，请参阅讨论以了解常见的放置问题和故障排除。 3. 微分变换的计算 加载两种模式的图像。打开分析软件。 将 CT 图像 A 作为参考底图加载： 菜单 File > Underlay > Load underlay。在以下对话框中，选择图像文件，然后按 open。 将 PET 图像 A 加载为叠加层： 菜单 File > Overlay > Load Overlay。在以下对话框中，选择图像文件，然后按 open。 显示多个切片视图：按 [Alt + A]、[Alt + S] 和 [Alt + C] 可显示轴向、矢状和冠状切片视图。注意：虽然从技术上讲，一架飞机就足以找到基准点，但所有飞机的同时视图可以提供更好的方向和更快的导航。 执行基于标记物的融合。注意：步骤 3.2 和步骤 3.3 是对齐参考底图和叠加层的替代方法。首先尝试步骤 3.2，因为它更容易重现并且可能更准确。如果没有足够的标记清晰可辨，则步骤 3.3 是一个后备方案。将视图切换为仅显示参考底图：菜单 View > Layer Settings > Layer Visibility >取消选中叠加;>图层设置>图层可见性>检查参考底图的菜单视图。 将所选图层切换到参考底图。 如有必要，调整窗口：按 [Ctrl + W] 并调整以下对话框中的左右垂直条，以便更好地查看基准。点击 Ok 关闭对话框。 通过单击左侧垂直工具栏上的 标记 符号来激活鼠标操作模式“create marker”。鼠标指针显示标记符号。 Perform for each fiducial of the phantom （对虚拟的每个基准执行）：导航到基准。为此，将鼠标指针放在平面视图上，并使用 [Alt + 鼠标滚轮] 切开平面。将鼠标指针放在基准的中心并单击鼠标左键。这将打开一个对话框，软件将在其中建议一个带有连续数字的名称。保留建议的名称，例如 “Marker001”，然后单击 ok 保存标记。注意：如果您再次对叠加使用相同的标记名称，则可以使用不同的名称。 调整查看设置以显示叠加层： 菜单视图>图层设置>图层可见性 >检查 叠加层。注意：建议保持基线视图处于激活状态，因为保持方向并确保在两种模式下识别正确的标记是有帮助的。如果两种模式不同步或叠加令人困惑，请将其停用： 菜单视图>图层设置>图层可见性 >取消选中 底层。 将所选图层切换到叠加层。 调整窗口：如果基准标记不清晰可见，请按 [Ctrl + W] 并在以下对话框中调整左右竖线，以便尽可能最好地定位基准。点击 Ok 关闭对话框。 Perform for each fiducial of the phantom （对虚拟的每个基准执行）：导航到基准。为此，将鼠标指针放在平面视图上，并使用 [Alt + 鼠标滚轮] 切开平面。将鼠标指针放在基准的中心并单击鼠标左键。这将打开一个对话框，软件将在其中建议一个带有连续数字的名称。保留建议的名称，然后单击 ok 保存标记。注意： 在底层和叠加中匹配软件标记时，必须具有相同的名称。如果您保留建议的名称并使用相同的顺序在两种模式下创建标记，则可以确保这一点。如果更改名称，请确保它们匹配。 激活两个图层的视图： 菜单视图 > 图层设置 > 图层可见性 > 检查参考底图;菜单视图>图层设置>图层可见性 >检查 叠加。 对齐参考底图和叠加层的标记： 菜单 Fusion > 将叠加层注册到参考底图 > 计算旋转和平移 （标记）。以下对话框显示了熔合的残差。记下此测量值，然后单击 ok（确定）。 检查对齐结果：参考底图和叠加层中的标记应在视觉上匹配。查看讨论部分，了解有关熔合残差的故障排除和准确性说明。注意：叠加层的变换已更改。要显示新叠加变换的详细信息，请按 [Ctrl + I]。 如果无法进行基于标记的融合，请执行交互式融合。如果 3.2 步骤完成，请直接执行 3.4 步骤。激活两个图层的视图： 菜单视图 > 图层设置 > 图层可见性 > 检查底图;菜单视图 > 图层设置 > 图层可见性 > 检查 叠加。 通过单击左侧垂直工具栏上的符号来激活鼠标模式“交互式图像融合”。该符号由三个偏移省略号组成，其中有一个点位于公共中心。鼠标指针现在显示此符号。 确保鼠标模式的设置工具栏显示在永久工具栏下方的上部区域。有三个复选框分别用于 Underlay、Overlay 和 Segmentation。检查 overlay。取消选中 underlay 和 segmentation。 以交互方式将叠加与参考底图对齐：对不同的视图执行旋转和平移，直到参考底图和叠加尽可能对齐：旋转：将鼠标指针放在视图边缘附近（轴向、冠状或矢状）;鼠标指针元件现在由箭头包围。按住鼠标左键并移动鼠标以旋转叠加层。 平移：将鼠标指针放在视图中心附近。鼠标指针未被圈出。按住鼠标左键并移动鼠标以移动叠加层。 创建并保存差分变换： 菜单 Fusion > Overlay 变换 > 创建并保存差分变换。在以下对话框中，选择原始叠加文件，然后单击 Open。在第二个对话框中，输入差异转换的文件名，然后按 Save。注意：软件需要原始叠加文件来读取原始变换，然后计算差分变换。我们建议使用指定所用成像设备的文件名保存差分转换矩阵。 4. 生产成像 在两个成像设备中扫描。将样品（例如，镇静的实验动物）固定在载体上。注意：重要的是要确保样品在载体中的位置在两次扫描之间不会发生变化。 将载体放入 CT 设备中。确保按照校准扫描期间的相同方式放置托架。 根据设备制造商的说明进行扫描。 将载体放入 PET 设备中。确保按照校准扫描期间的相同方式放置托架。 根据设备制造商的说明进行扫描。 执行差分变换的应用。打开分析软件。 将 CT 文件加载为参考底图： 菜单文件> 参考底图 > 加载参考底图。在以下对话框中，选择 CT 图像文件，然后按 ok。 将 PET 文件加载为叠加层： 菜单 File > Overlay > Load overlay。在以下对话框中，选择 PET 图像文件，然后按 ok。 激活两个图层的视图： 菜单 View > 图层设置 > 图层可见性 > 检查 底图;菜单视图>图层设置>图层可见性 >检查 叠加。 加载并应用以前保存的差分变换矩阵： 菜单 > Fusion > 叠加变换 > 加载并应用变换。选择包含您在校准过程中保存的差分变换矩阵的文件，然后按 open。注意：此步骤将更改叠加层的元数据。 存储更改的叠加： 菜单 > 文件 > 叠加 > 存储叠加。在以下对话框中，输入名称并单击 Save 。注意：建议保留未更改的原始数据，因此，以新名称保存叠加。