近年来,随着计算机技术的发展和医学研究的需要,出现了越来越多的医学影像设备,如X线、CT(电子计算机断层扫描)、MRI(磁共振成像)、PET(正电子发射计算机断层成像)、SPECT(单光子发射计算机断层成像)、超声设备和荧光分子影像等。不同模态的医学影像设备在成像领域的侧重点不同,将反映不同信息的医学图像进行有机融合,则可以提供更为丰富的影像信息。由于多模态医学影像设备价格不菲,且已有的多模态一体机尚不能满足大多数多模态图像融合的需求,因而获取配准图像的通用模式成为了研究热点。本文以小动物PET和小动物CT图像配准为例,研究了多模态医学影像设备的通用配准方法。首先设计了一种小动物床,对已有体外特征标记点配准方案进行了改进,将优化后的配准装置固定在小动物床外侧。载有小动物的动物床可以在不同成像设备间转移。在转移和扫描过程中,小动物始终处于麻醉状态,故可假设两种设备间采集的图像符合刚体变换模型。配准装置可以在不同成像设备上显像,最终在图像断层平面呈现为特征标记点。通过寻找两组图像间相匹配的特征点即可计算空间转换关系,进而将分辨率较低的PET图像映射到CT图像空间,实现图像配准及融合。上述方案在寻找相匹配特征点的过程中计算量大,同时为达到一定的配准精度需要增加特征点的数量,因而实验操作和计算的复杂度大大提高。本文在上述方法思路基础上,进行了深入研究,提出了在两组图像空间内建立公共参考坐标系,以实现图像配准的新方案。该方案在小动物床外侧固定两根相交的特征直线导管,利用特征直线在CT和PET断层平面形成的特征点,采用直线拟合的方法将特征点序列进行直线拟合,可以将特征点寻找过程中所引入的误差减小。通过两条特征直线在两组图像空间内建立的公共参考坐标系,即可确定两组图像空间的转换关系,从而实现图像配准及融合。本文对两种方案的配准结果进行了模拟数据实验、体模数据实验以及活体小动物实验评估。通过目测检验和特征点匹配误差的计算,可知两种方案均可以实现小动物PET和小动物CT图像的配准。新的方案较已有方案具有计算过程更为简单,配准精度更高的特点。