[發(fā)明專利]一種超極化氣體磁共振影像處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610850867.5
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106646300B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 周欣;鄧鶴;謝軍帥;孫獻平;葉朝輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明為了公開了一種超極化氣體磁共振影像處理方法，選擇成像序列、設置回波時間、設置激發(fā)角度，獲得原始的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)；原始的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)與系數(shù)權重矩陣進行點乘運算獲得修改后的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)；修改后的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)經(jīng)傅立葉變換獲得優(yōu)化后的磁共振影像，利用BM3D算法對優(yōu)化后的磁共振影像進行處理獲得質量改善后的核磁共振影像。有效提高超極化氣體磁共振影像質量。

技術領域

本發(fā)明涉及磁共振成像和數(shù)字圖像技術領域，具體是一種超極化氣體磁共振影像處理方法。

背景技術

空氣污染(如霧霾等)加速肺部疾病問題的惡性發(fā)展，尤其對老人、兒童及孕婦等的健康影響更為嚴重。研究數(shù)據(jù)表明，PM2.5每增加10μg/m³可使總死亡率、心血管疾病死亡率和肺癌死亡率分別增高4％、6％和8％。目前肺癌已取代肝癌成為我國首位惡性腫瘤死亡原因，預計到2025年，每年僅死于肺癌的人數(shù)將達到100萬。然而，目前肺癌早期診斷率僅為15％，尤其是0期患者因常無任何癥狀，其確診率還不到肺癌患者總數(shù)的0.6％。醫(yī)學影像學診斷是肺部疾病最常用、也是最直觀的一種診斷方式，但是，傳統(tǒng)的肺部影像學方法(如胸部X線透視、計算機X射線斷層掃描、正電子發(fā)射計算機斷層、磁共振成像)均無法從結構和功能上全面評價肺部生理狀態(tài)。基于超極化惰性氣體(¹²⁹Xe和³He)的磁共振，不僅能提供肺部結構信息，還能提供肺部功能信息(肺組織氣-氣交換和氣-血交換功能)，給臨床肺部醫(yī)學研究引入了一種新的研究手段。

超極化氣體磁共振利用自旋交換光抽運技術增強電子自旋信號，然后將電子信號轉移增強惰性氣體(¹²⁹Xe或³He)的磁共振信號(極化度增強10³～10⁵倍)，使得對肺部超極化氣體成像成為可能。然而，超極化氣體的非平衡核自旋極化度在信號采樣過程中具有不可再生性，導致其可用的超極化磁化矢量強度隨每一次射頻脈沖的發(fā)生而快速衰減。此外，超極化氣體磁共振成像敏感度∝γ×Q×P，其中，γ為惰性氣體原子核的旋磁比，Q為自旋密度，P為惰性氣體原子核自旋極化度。因此，超極化氣體磁共振成像敏感度隨激發(fā)次數(shù)和采集時間急劇下降。超極化氣體磁共振k空間的中心決定重建影像的信噪比，而影像的細節(jié)信息取決于k空間的邊緣。因此，如何在有限的屏氣時間和受限的超極化磁化矢量條件下，提高超極化氣體磁共振影像的信噪比和分辨率/細節(jié)，是超極化氣體磁共振成像技術應用研究的關鍵問題。

目前用于改善超極化氣體磁共振影像質量方法主要有線圈B1場均勻度的改進，惰性氣體核自旋極化度的提高，以及類似并行成像、壓縮感知等快速成像方法。但是，高質量超極化氣體磁共振影像的獲取依然面臨很大的難度和復雜性。因此，如何改善影像質量是超極化氣體磁共振成像技術向臨床肺部醫(yī)學研究轉變所面臨的重大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明是針對現(xiàn)有超極化氣體磁共振成像方法存在的上述技術問題，提供了一種超極化氣體磁共振影像處理方法。

一種超極化氣體磁共振影像處理方法，包括以下步驟：

步驟1、選擇成像序列、設置回波時間、設置激發(fā)角度，獲得原始的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)；

步驟2、求解系數(shù)權重矩陣，原始的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)與系數(shù)權重矩陣進行點乘運算獲得修改后的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)，

步驟3、修改后的超極化氣體磁共振k空間數(shù)據(jù)經(jīng)傅立葉變換獲得優(yōu)化后的磁共振影像，利用BM3D算法對優(yōu)化后的磁共振影像進行處理獲得質量改善后的核磁共振影像。

如上所述的步驟2中系數(shù)權重矩陣依據(jù)以下公式獲得：

其中，C為系數(shù)權重矩陣，大小為m×n，p,q為系數(shù)權重矩陣元素索引，θ為設定的角度，TR是重復時間，T1是自旋-晶格弛豫時間。