[發(fā)明專利]醫(yī)學影像增強方法及其系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210527659.3
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103871025A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 謝耀欽;王浩宇;余紹德
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武

技術領域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)學影像增強方法及其系統(tǒng)，尤其涉及一種基于組織相似性的像素加權的醫(yī)學影像增強方法及其系統(tǒng)。

背景技術

醫(yī)學影像是疾病早發(fā)現(xiàn)、早治療和臨床診斷等的重要信息來源，其一般通過醫(yī)學成像設備獲取。醫(yī)學成像設備的價值取決于其獲取的影像中所存在的待檢測目標的信息數(shù)量和精度。目前的高端醫(yī)學成像設備，如3.0T或以上的MRI(Magnetic?Resonance?Imaging，磁共振成像)醫(yī)學成像設備、CBCT(Cone?Beam?Computed?Tomography，錐束CT)醫(yī)學成像設備、US(Ultra-Sonography，超聲)醫(yī)學成像設備、X光(X-rays，X光成像)醫(yī)學成像設備等，都可以提供相對較高的影像分辨率。但是，引入這些價格昂貴的成像設備，將增加醫(yī)院的資金投入，進而增加病患的醫(yī)療費用支出，并不利于全民低成本健康計劃的推行。

基于已有醫(yī)學成像設備獲取的醫(yī)學影像或影像序列，通過醫(yī)學影像后處理方法，來增強影像的分辨率、數(shù)據(jù)信息量和信息精度，為醫(yī)生的診斷提供相對可靠的決策數(shù)據(jù)已逐漸成為一種可行可靠的方法。

目前，SR(Super-Resolution，超分辨率)技術是主要的醫(yī)學影像增強的后處理方法，其基于采集的影像數(shù)據(jù)，通過插值或者機器學習來提高影像的分辨率，主要包括傳統(tǒng)的簡單的插值法和新興的復雜的機器學習方法。其中，插值法包括線性插值、B樣條插值等，主要是在一定的假設下(如影像的像素值是符合一定的函數(shù)分布規(guī)律，或在某區(qū)域內可能比較平滑的判定)，引入新的像素點，其可以提高影像分辨率，但是卻會模糊影像數(shù)據(jù)的局部細節(jié)信息，如邊界、輪廓等，而在醫(yī)學影像中，這些細節(jié)信息可能是局部點狀出血，腎癌的假包膜、微細血管等，在醫(yī)療診斷和手術導航中具有重要的價值。機器學習法主要包括如基于影像塊的機器學習方法、基于數(shù)據(jù)集訓練的機器學習方法等，其也能夠提高影像的分辨率，但是，結果取決于影像塊或數(shù)據(jù)訓練集的針對性，難于穩(wěn)定增強影像數(shù)據(jù)的SNR(Signal?to?Noise?Ratio，信號噪聲比)和高的CNR(Contrast?to?Noise?Ratio，對比噪聲比)，且其插值比例系數(shù)必須是整數(shù)倍，計算時間也比較長。因此，這兩類方法都無法穩(wěn)定地增強影像數(shù)據(jù)，不具備實際臨床應用的能力。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種醫(yī)學影像增強方法，所述醫(yī)學影像增強方法包括以下步驟：

采集成像對象的原始醫(yī)學影像序列；

從所述原始醫(yī)學影像序列中選取一張作為參考影像，并選取成像對象的感興趣區(qū)域作為增強部分；

根據(jù)表達式計算所述原始醫(yī)學影像序列中各像素點的加權值，其中表示感興趣區(qū)域的像素位置，i表示所述原始醫(yī)學影像序列中第i張影像，N表示所述原始醫(yī)學影像序列中影像的總數(shù)，S_i表示所述原始醫(yī)學影像序列中第i張影像內的感興趣區(qū)域的像素值，S_ref，i表示所述參考影像的像素值；及

根據(jù)表達式計算最終的增強影像。

本發(fā)明一較佳實施方式中，所述原始醫(yī)學影像序列為原始MRI影像序列、原始X射線影像序列、原始CT影像序列或原始超聲影像序列。

本發(fā)明一較佳實施方式中，采集成像對象的原始MRI影像序列時，根據(jù)表達式I_mri＝N_H*(1-e^-TR/T1)*(e^-TE/T2)進行采集，其中，N_H為成像對象的H質子密度、T₁為縱向弛豫時間、T₂為橫向弛豫時間，TR為重復時間、TE為回波時間，采集過程中僅改變TR和TE中的一個。

本發(fā)明一較佳實施方式中，所述原始MRI影像序列包括多回波T2*加權磁共振影像序列、多回波磁敏感加權影像序列或多b值擴散加權成像序列。

本發(fā)明一較佳實施方式中，所述參考影像為所述原始醫(yī)學影像序列中的任意一張。

本發(fā)明另外提供一種醫(yī)學影像增強系統(tǒng)，其包括：

影像采集單元，其采集成像對象的原始醫(yī)學影像序列；

參考影像提取單元，其從所述原始醫(yī)學影像序列中提取一張作為參考影像；

增強部分提取單元，其提取成像對象的感興趣區(qū)域作為增強部分；及

處理單元，其和所述影像采集單元、所述參考影像提取單元及所述增強部分提取單元相連接，所述處理單元對所述原始醫(yī)學影像序列進行處理，包括以下步驟：