[發(fā)明專利]基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710090729.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108459286A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮原;黃瓏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馮原
• 主分類號(hào): G01R33/20
• 分類號(hào): G01R33/20;A61B5/00
• 代理公司: 福州市眾韜專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35220
• 代理人: 陳智雄;黃秀婷

1.一種基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過(guò)磁共振標(biāo)記成像方法測(cè)量軟組織的位移分布與應(yīng)變分布；

采集軟組織的磁共振結(jié)構(gòu)影像信息進(jìn)行幾何重建，并建立有限元計(jì)算模型；

基于所述有限元計(jì)算模型，采用逆向算法進(jìn)行迭代計(jì)算優(yōu)化，得到軟組織的物理力學(xué)特性參數(shù)分布。

2.如權(quán)利要求1所述的基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法，其特征在于，所述“通過(guò)磁共振標(biāo)記成像方法測(cè)量軟組織的位移分布與應(yīng)變分布”，具體為：

按照一定頻率采集一組磁共振標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)；

對(duì)采集的標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二維傅里葉變換，選取第一主頻峰值做帶通濾波；將經(jīng)過(guò)帶通濾波的主頻峰值進(jìn)行二維傅里葉逆變換，得到復(fù)變量二維信息；選取復(fù)變量的相位圖得到標(biāo)記線的位置；

選取標(biāo)記線的交叉點(diǎn)作為追蹤點(diǎn)，選取第一幀標(biāo)記圖像為參考圖像，計(jì)算其余各幀追蹤點(diǎn)相對(duì)于第一幀標(biāo)記圖像的位移，通過(guò)空間插值算法得到軟組織的位移分布；

基于軟組織的位移分布計(jì)算變形梯度矩陣，再計(jì)算追蹤點(diǎn)的拉格朗日應(yīng)變，對(duì)拉格朗日應(yīng)變進(jìn)行空間插值得到軟組織的應(yīng)變分布。

3.如權(quán)利要求2所述的基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法，其特征在于，所述變形梯度矩陣的計(jì)算公式為：其中,是參考圖像中的位置向量微元，是形變圖像中的位置向量微元，m為磁共振標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)總幀數(shù),n為圖像幀編號(hào)，i為跟蹤點(diǎn)編號(hào)。

4.如權(quán)利要求2所述的基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法，其特征在于，所述追蹤點(diǎn)的拉格朗日應(yīng)變的計(jì)算公式為：其中為單位矩陣，為變形梯度矩陣。

5.如權(quán)利要求1所述的基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法，其特征在于，所述“基于所述有限元計(jì)算模型，采用逆向算法進(jìn)行迭代計(jì)算優(yōu)化，得到軟組織的物理力學(xué)特性參數(shù)分布”，具體為：

根據(jù)有限元模型計(jì)算出測(cè)量應(yīng)變分布狀態(tài)下的位移分布；

在計(jì)算出的位移分布與測(cè)量位移分布之間建立目標(biāo)函數(shù)，對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到有限元模型的物理力學(xué)特性參數(shù)分布。

6.如權(quán)利要求5所述的基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)為：其中，為計(jì)算出的位移分布，為測(cè)量位移分布，m為磁共振標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)總幀數(shù),n為圖像幀編號(hào)，i為跟蹤點(diǎn)編號(hào)。

7.如權(quán)利要求1所述的基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試方法，其特征在于，還包括以下步驟：

將所述軟組織的位移分布、應(yīng)變分布以及物理力學(xué)特性參數(shù)與病理特性或病理階段的映射關(guān)系進(jìn)行匹配，進(jìn)行輔助診斷。

8.一種基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試裝置，其特征在于，包括：

第一處理模塊，用于通過(guò)磁共振標(biāo)記成像方法測(cè)量軟組織的位移分布與應(yīng)變分布；

第二處理模塊，用于采集軟組織的磁共振結(jié)構(gòu)影像信息進(jìn)行幾何重建，并建立有限元計(jì)算模型；

第三處理模塊，用于基于所述有限元計(jì)算模型，采用逆向算法進(jìn)行迭代計(jì)算優(yōu)化，得到軟組織的物理力學(xué)特性參數(shù)分布。

9.如權(quán)利要求8所述的基于磁共振成像的體內(nèi)軟組織力學(xué)特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述第一處理模塊，包括：

第一處理單元，用于按照一定頻率采集一組磁共振標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)；

第二處理單元，用于對(duì)采集的標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二維傅里葉變換，選取第一主頻峰值做帶通濾波；將經(jīng)過(guò)帶通濾波的主頻峰值進(jìn)行二維傅里葉逆變換，得到復(fù)變量二維信息；選取復(fù)變量的相位圖得到標(biāo)記線的位置；

第三處理單元，用于選取標(biāo)記線的交叉點(diǎn)作為追蹤點(diǎn)，選取第一幀標(biāo)記圖像為參考圖像，計(jì)算其余各幀追蹤點(diǎn)相對(duì)于第一幀標(biāo)記圖像的位移，通過(guò)空間插值算法得到軟組織的位移分布；

第四處理單元，用于基于軟組織的位移分布計(jì)算變形梯度矩陣，再計(jì)算追蹤點(diǎn)的拉格朗日應(yīng)變，對(duì)拉格朗日應(yīng)變進(jìn)行空間插值得到軟組織的應(yīng)變分布。