[發明專利]基于相關預測模型的磁共振圖像中檢測結構形變的方法

有效

• 申請號: 200910219485.2
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN101739681A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 郭雷;胡新韜;張拓;聶晶鑫;李剛;劉天明;李凱明
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;A61B5/055
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種基于相關預測模型的磁共振圖像中檢測結構形變的方法，屬于磁共振圖像醫學圖像的處理，計算神經解剖學等領域。

背景技術

采用磁共振圖像作為腦部疾病的輔助診斷已經是常用的手段，針對磁共振圖像采用計算機醫學圖像處理技術對于腦部磁共振圖像的甄別更具有科學性，目前量化磁共振圖像中大腦結構形變是醫學圖像處理的指標參數之一。

目前量化磁共振圖像中因腦萎縮所致的大腦結構形變的方法大體上可分為兩類。一類是基于多時間點磁共振結構圖像的方法。此類方法通過對同一被試連續兩次或多次的磁共振掃描的比較，檢測結構形變發生的位置及變化程度。優點在于計算相對比較簡單，檢測精度高。缺點在于，由于經濟或者數據交流間的問題，某些患者只有單一時間點的磁共振圖像可用。第二類是基于單時間點磁共振結構圖像的檢測方法。這類方法中，常見的為目測或線性測量衡量腦溝、腦裂寬度等指標，以及容積測量法直接計算腦組織的容積大小或者腦容積與顱腔容積的比率。其優點在于應用簡單，無需復雜計算。然而，由于腦溝、腦裂形狀的不規則及個體差異等因素的影響，使得目測或線性測量、容積測量在客觀性和可重復性方面存在著不足。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于相關預測模型的磁共振圖像中檢測結構形變的方法，在只有單時間點磁共振結構圖像可用的情況下利用磁共振圖像研究大腦的結構形變。

本發明的思想在于：根據三維核磁共振結構圖像重建出的三角化大腦皮層表面帶來較大的結構變形，通過檢測大腦皮層表面變形的劇烈程度，可以定義大腦結構形變的程度。三角化的大腦皮層表面上頂點的坐標與其鄰域內的頂點之間存在著結構相關性。利用一組配準到標準模板的正常被試的三角化大腦皮層表面，計算出該組表面上的頂點與其余頂點之間的結構相關性。利用這種相關性及典型相關預測模型，可以依據不存在大腦結構形變的正常區域的頂點位置，預測出存在大腦萎縮的區域中頂點的期望位置。比較預測模型得到的頂點位置與預測之前的頂點位置，量化大腦皮層表面因大腦萎縮所帶來變形，從而量化大腦因腦萎縮所致的結構形變的程度。

技術方案

一種基于相關預測模型的磁共振圖像中檢測結構形變的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1對三維大腦核磁共振圖像進行預處理：利用可變形模型方法去除核磁共振圖像中的腦殼，利用配準方法去除核磁共振圖像中的非大腦組織，利用高斯混合模型方法對核磁共振圖像中的大腦圖像進行組織分割，得到白質，灰質和腦脊髓液三種組織類型表示的數字圖像；

步驟2：利用Marching?Cubes方法從組織分割后的數字圖像中重構三角化的、以灰質-白質分界面表現的大腦皮層內表面的數字圖像；

步驟3：采用步驟1和步驟2處理一組正常的大腦核磁共振圖像，得到正常的三角化的、以灰質-白質分界面表現的大腦皮層內表面的數字圖像；

步驟4：利用彈性變形配準方法將步驟3中得到的一組正常的大腦皮層內表面的數字圖像配準到標準模板空間，利用?計算數字圖像的三角化表面上頂點之間的結構相關性；其中：v_i及v_j分別代表頂點i與j在樣本集中的觀測值，?corr(v_i，v_j)為頂點v_i與v_j之間的空間相關性，cov(v_i，v_j)為v_i與v_j之間的協方差，σ_i與σ_j分別代表v_i及v_j的標準差；計算中v_i及v_j分別由其x，y，z三個坐標分量代替，相關性的取值為三個分量的均值；

步驟5：采用步驟1和步驟2處理被測大腦的核磁共振圖像，得到被測大腦的三角化的、以灰質-白質分界面表現的大腦皮層內表面S的數字圖像；

步驟6：在步驟5中得到的待測被試的大腦皮層內表面S上選取待檢測區域ROI，將位于ROI中的頂點集合V1的坐標值視作待預測變量，而將位于ROI以外的頂點集合V2的坐標視為已知變量，利用典型相關模型來預測V1的期望值V1_p，步驟如下：