[發明專利]磁共振彌散張量成像纖維束追蹤裝置

無效

• 申請號: 201210275900.8
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN103049901A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 姚旭峰;于同剛;葉彤
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;A61B5/055
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種用于解決人腦磁共振彌散張量成像腦白質纖維束顯示的問題并能夠應用于人腦疾病的臨床診療等領域的磁共振彌散張量成像纖維束追蹤裝置。

背景技術

磁共振彌散張量成像的多序列圖像由于采集時間不同，容易產生序列圖像空間位置不一致的情況，因而導致每個體素的張量產生誤差，最終使得腦白質纖維束追蹤難以達到滿意的效果。即使在實際掃描過程中使用了頭部固定裝置，也不能完全消除頭動，因而多序列圖像的空間位置校正非常重要。在腦神經纖維束的追蹤過程之中，腦組織邊界模板非常重要。腦組織邊界模板的獲取可縮短張量場計算時間，并且可確定腦組織追蹤的邊界，確保追蹤的可靠性。纖維束追蹤過程是一個迭代過程，迭代中步長的選擇尤其重要，介于腦白質神經纖維束的復雜走形，采用可變步長來描述其路徑則具更有優勢，能夠準確表示出復雜纖維束。

然而現有的磁共振彌散張量纖維束追蹤技術都難以很好地解決全部問題。傳統的方法在進行空間位置糾正時，采用原始圖像進行空間位置糾正，而原始圖像中含有大量的干擾像素，如頭皮軟組織等，這使得空間位置糾正效果有限，因此通過腦組織模板獲取進行空間位置校正，則具有強魯棒性。一般認為，對于不同纖維束的表示，其追蹤過程就相當于從初始點開始的積分過程，期間所設定的步長均等，這樣在描述偏轉角度較大的纖維束時，等步長迭代必然出現失真，最終導致誤差的增加。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術不能高精度完成磁共振彌散張量成像纖維束追蹤的問題，提供了一種根據腦功能圖像采集設備對人腦的掃描形成的結果來進行磁共振彌散張量成像纖維束追蹤的磁共振彌散張量成像纖維束追蹤裝置包括：從腦功能圖像采集設備中通過采集矩陣來采集人腦的至少十二個方向上的不同序列磁共振彌散張量圖像，取不同序列磁共振彌散張量圖像中的任意一個序列作為參照圖像的采集部；對不同的序列磁共振彌散張量圖像進行歸一化處理使得所有序列磁共振彌散張量圖像的像素大小以及幾何尺寸均一致的歸一化處理部；對參照圖像進行提取分割從而獲得相對應的未施加彌散磁場的序列的基準腦組織圖像與施加彌散梯度磁場的序列的待糾正腦組織圖像的分割部，該基準腦組織圖像作為腦組織標準模版；根據空間變換矩陣計算出參照圖像的基準腦組織圖像與待糾正腦組織圖像兩者的空間變換關系并以基準腦組織圖像作為腦組織標準模版實現參照圖像的基準腦組織圖像的像素與待糾正腦組織圖像的像素在空間位置上達到一一對應的參照圖像糾正部；把除參照圖像以外的所有序列磁共振彌散張量圖像形成對應的待糾正圖像，根據空間變換關系對待糾正圖像進行三維仿射變換從而使得所有的序列磁共振彌散張量圖像的像素在空間位置上達到一一對應的圖像配準糾正部；通過矩陣計算出所有序列磁共振彌散張量圖像的張量場并將所有序列磁共振彌散張量圖像的每個體素的彌散信息用一個3×3矩陣的張量來表示，把每個體素進行矩陣分解從而得到每個體素的特征值和特征向量的計算部。通過感興趣區設置模塊在腦組織標準模版上選擇需要追蹤的感興趣區，對感興趣區均勻插值從而得到的感興趣區的種子點的感興趣區選擇部；設置追蹤時所需要的追蹤參數的追蹤參數設置部，追蹤參數具有腦組織各向異性閾值、追蹤角度閾值、迭代步數；根據設置好的追蹤參數，從感興趣區的種子點開始沿著感興趣區的每個體素的特征向量從正反兩個方向進行追蹤從而得到感興趣區的纖維束的追蹤部；存儲追蹤到的纖維束的條數以及每條纖維束中的點的坐標的存儲部；顯示纖維束中的點相連接形成的纖維束的顯示部。

進一步，本發明提供的磁共振彌散張量成像纖維束追蹤裝置還具有這樣的特征：追蹤部用偏微分方程積分來表示追蹤所述纖維束的路徑上的點，

點P_n和相鄰迭代點P_n+1在追蹤路徑上的關系式如下：

P_n+1=P_n+S·V_Pn????（n=0,1,2…）

該公式中，V_Pn表示點P_n的特征向量；

其后迭代點P_n+1的特征向量與點P_n處的特征向量有如下關系，用下式表示為：