[發明專利]一種基于NMF的MRI和MRSI數據融合方法

有效

• 申請號: 201410522812.2
• 申請日: 2014-10-07
• 公開（公告）號: CN104268885B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 李雨謙;劉鑫;皮亦鳴;李晉;閔銳;楊曉波;范錄宏
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/50;A61B5/055
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明提供了一種基于NMF的MRI和MRSI數據融合方法，首先對病人的MRI數據進行分割，通過在對病人插值后的MRSI數據進行NMF迭代分解的過程中加入MRI的分割信息和灰度信息：有分割線經過的體素對應的h?map根據MRI灰度數據進行調整，而沒有分割線經過的體素對應的h?map保持不變。然后將融合后的h?map再次帶入MRSI數據的分解過程中直至滿足終止條件，從而得到融合結果。本發明融合結果既保留了MRSI數據的高準確性也改善了MRSI數據空間分辨率上的不足，算法流程簡單，準確性更優。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，尤其涉及一種基于NMF的MRI和MRSI數據融合方法。

背景技術

隨著醫學診斷技術的不斷發展，越來越多的技術手段被應用于腫瘤診斷中。非侵入式的檢測手段可以在避免手術的情況下對患者進行診斷，因而受到了廣泛的應用。目前，醫學上常見的非侵入式的腫瘤檢測手段包括如正電子發射層掃描術(Positron EmissionTomography，PET)、X-射線、電子計算機X射線斷層掃描技術(Computed Tomography，CT)、核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)技術等。近年來，人們對醫學成像的要求越來越高，單一的成像方法已經不足以滿足臨床醫學的要求，人們開始著手研究將多種不同的成像結果進行融合以得到融合結果，如SPECT/CT圖像融合、CT/MRI圖像融合、PET/CT圖像融合等。

核磁共振譜成像(Magnetic Resonance Spectroscopy Imaging，MRSI)技術是腫瘤診斷的新技術，MRSI通過人體的化學成分提供人體組織生物化學的空間信息，能夠對生物組織類型進行準確判斷。但MRSI數據量大，結果表達不直觀，需要專業人員解讀，費時費力。此外，MRSI數據空間分辨率低，無法對腫瘤的位置進行準確分辨。這些都限制了MRSI技術在腫瘤診斷中的應用和推廣。但MRSI數據卻有著其它診斷手段無法比擬的高準確率，將MRSI數據與MRI數據進行數據融合，可以保留兩種數據的優點，得到高準確率高空間分辨率的融合數據。

MRSI數據與MRI數據融合屬于多模態數據融合，多模態數據融合在其它領域已經有了大量應用實例。Yokoya N等在《Coupled nonnegative matrix factorizationunmixing for hyperspectral and multispectral data fusion》中提出共軛非負矩陣分解交替分離算法(cNMF)用于將低空間分辨率高光譜數據與高空間分辨率多線譜數據進行融合以得到高空間分辨率的高光譜數據。該方法需要待融合的兩組數據都可以進行NMF分解，而MRI源數據為圖像數據，無法進行NMF分解，因而該方法無法用于MRI和MRSI數據的融合。

《Structure-revealing data fusion model with applications inmetabolomics》一文中采用非負張量分解方法通過將血液熒光樣本和MRSI數據集相融合用于直腸癌患者的檢測，非負張量分解為高階矩陣分解方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于NMF的MRI和MRSI數據融合方法，即通過數據融合技術將不同模態的數據融合，得到包含兩種數據優勢的融合結果。

本發明是這樣實現的，一種基于NMF的MRI和MRSI數據融合方法，包括以下步驟：

S1、將數據進行預處理，包括數據配準、MRI數據和MRSI數據處理；

S2、數據進行融合：

1)采用非負最小二乘法由X_IN和H_IN得到波譜矩陣W；