[發明專利]一種基于磁共振圖像補償的超寬帶乳腺腫瘤成像方法

有效

• 申請號: 201610019122.4
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105701814B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 肖夏;王梁
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于磁共振圖像補償的超寬帶乳腺腫瘤成像方法，包括：基于乳房的MRI切片圖集構建腺體的三維離散乳房模型；對腺體結構進行建模，將乳房內腺體組織的結構近似為橢圓錐形狀；使用空間坐標變換，將橢圓錐“扶正”至一個副坐標系中；在橢圓錐的平面投影區域創建一個等腰三角形區域，并將這區域有限元化，確定能最好的描述腺體粗糙表面的變化趨勢的橢圓錐面；進行微波傳播時間誤差估計，進行精確成像。本發明能夠高準確度地進行超寬帶乳腺腫瘤成像。

技術領域

本發明屬于涉及一種乳腺腫瘤成像方法。

背景技術

超寬帶(UWB)檢測技術在無損檢測領域發展迅速。UWB檢測應用十分廣泛，該技術在探地雷達、材料探傷、穿墻雷達、乳腺腫瘤檢測等諸多領域應用前景廣闊，具有檢測設備成本低、設備尺寸小、對人體無輻射傷害等諸多優點。該技術使用超寬帶微波入射待檢測物體，再依靠雷達反射原理定位靶目標或者對靶目標進行成像。在超寬帶微波對人體乳腺腫瘤的探查應用中，乳房的復雜結構導致超快帶微波傳播時的速度不均一且難以估計，導致成像準確度下降。提升成像準確度的一個重要方法是進行乳腺組織成份測量。通過估算乳房內腺體組織和脂肪組織的體積，來正確預估成像所需的雷達反射波到達時間，進行準確成像。

磁共振(MRI)圖像能在灰度上準確反映人體乳房內組織復雜分布情況。由于乳房內腺體組織和脂肪組織交織成網狀結構，兩者界面十分粗糙，腺體組織體積難以被準確估計。

發明內容

本發明的目的是提供一種高準確度超寬帶乳腺腫瘤成像方法。本發明的技術方案如下：

一種基于磁共振圖像補償的超寬帶乳腺腫瘤成像方法，包括下列步驟：

(1)基于乳房的MRI切片圖集構建腺體的三維離散乳房模型，通過對MRI切片圖的灰度值區間進行閾值定義，將乳房內部劃分為各種不同的組織，將離散模型中的腺體部分提取出來；

(2)對腺體結構進行建模，使構建的模型同原腺體結構近似，將乳房內腺體組織的結構近似為橢圓錐形狀，首先選取橢圓錐結構的頂點，然后再選取橢圓錐結構的底面中心位置，取得橢圓錐的中心對稱軸；

(3)使用空間坐標變換，將橢圓錐“扶正”至一個副坐標系中，使其底面同一坐標平面平行；

(4)在橢圓錐的平面投影區域創建一個等腰三角形區域，并將這區域有限元化，每個網格記為p_i，其中，等腰三角形的底邊長度的一半是橢圓錐的長軸a，橢圓錐的高度h和長軸a保持不變，調節短軸b的尺寸，使橢圓錐面在三角形面的上下兩個方向上上升或下降，當短軸b取某一長度時，首先計算p_i點的上圓錐面同最高腺體像素點的差值的絕對值，再計算p_i點的下圓錐面同最低腺體像素點的差值的絕對值，將這兩個絕對值納入一個樣本，待所有p_i點均完成同樣的樣本個體計算工作之后，計算樣本方差，取樣本方差最小時的b值為最合適短軸尺寸，此時的橢圓錐面能最好的描述腺體粗糙表面的變化趨勢；

(5)進行微波傳播時間誤差估計，進行精確成像，方法如下：默認超寬帶天線布置位置為前半個乳房皮膚表面，取直角邊的中點到底邊的垂線距離為腺體補償半徑，再根據電磁波在乳腺脂肪組織和腺體組織的傳播速度差，計算補償時間，進行精確成像。

本方法通過MRI圖像對乳房內復雜分布的腺體組織建模，重構了一個光滑的腺體結構，并通過調節腺體的表面細節使重構的形狀能近似描述粗糙腺體表面的整體變化趨勢，構造的新腺體結構用于近似估計腺體的體積。通過重構的腺體形狀計算時間傳播誤差，在成像算法中進行時延補償，最終精確定位乳腺腫瘤的位置。