[發明專利]一種用于磁共振指紋成像的快速字典搜索方法

有效

• 申請號: 201710371903.4
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107194354B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 王澤
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01R33/32
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 葉紹華;占宇

1.一種用于磁共振指紋成像的快速字典搜索方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：對任意給定的MRF掃描序列及其掃描參數，通過磁共振掃描設備運行該MRF掃描序列得到每個像素位置處的實際采集到的磁共振指紋S；

S2：搜索每個像素相應的物理特征參數，搜索某個像素相應的物理特征參數包括以下步驟：將該像素的磁共振指紋信號S與其對應的信號字典D進行匹配，找到與該像素的磁共振指紋S最接近的匹配項，該最接近的匹配項就是該像素相應的物理特征參數；

S3：將所有像素的物理特征參數分別集成后即得到所需的完整的物理特征圖像；

物理特征參數包括T₁，T₂，ΔB，信號字典D的每個字典條目包括T₁，T₂，ΔB，將某個象素對應的磁共振指紋S與其對應的信號字典D進行匹配，找到最接近的匹配項，從而得到這個像素相應的物理特征參數的方法為以下三種方法中的一種：

方法一包括以下步驟：

M1：設定T₁和T₂的初始值；

M2：根據當前查找到的最新T₁值和最新T₂值，在指定ΔB范圍根據周期TR以最低邊界為起點以周期TR為間隔，將磁共振指紋S與信號字典D的字典條目依次匹配，找到當前最佳匹配點(T₁，T₂，ΔB)，以找到的當前最佳匹配點(T₁，T₂，ΔB)為中心左右距離半個周期為范圍，步長為最小ΔB搜索分辨率的5倍再次搜索找到最新的當前最佳匹配點(T₁，T₂，ΔB)；在指定的最大搜索范圍內從當前最佳匹配點(T₁，T₂，ΔB)的ΔB為種子點向左和向右以周期為步長遍歷整個范圍找到最新的當前最佳匹配點(T₁，T₂，ΔB)；以當前最佳匹配點(T₁，T₂，ΔB)為中心，左右各半個周期為范圍，最小分辨率為步長進行字典條目匹配來獲取或者實時生成，最終確定最佳匹配點(T₁，T₂，ΔB)，將相對應的ΔB值設定為最新ΔB值；

M3：根據當前查找到的最新ΔB值和最新T2值，采用聚焦變焦技術快速查找T1，包括以下步驟：

將當前T1搜索視野窗的中心設為當前的T1值，T1搜索視野窗大小為T1搜索最大范圍的1/4，比較T1搜索視野窗的中心、T1搜索視野窗兩個邊緣點、磁共振指紋之間匹配程度大小，并將T1搜索視野窗平移使得它的中心位于這3個位置中匹配程度最高的地方，重復這個比較和平移直至T1搜索視野窗在搜索范圍內不再移動，然后將T1搜索視野窗的視野減少到當前大小的1/4，重復以上搜索；

多次重復以上的縮小視野平移T1搜索視野窗的步驟直至視野大小與指定分辨率相同為止，最終T1搜索視野窗的中心點的T₁值設定為最新T₁值；

M4：根據當前查找到的最新ΔB值和最新T₁值，采用步驟M3中聚焦變焦技術快速查找T2，最終T2搜索視野窗的中心點的T₂值設定為最新T₂值；

M5：重復執行一次步驟M3和步驟M4；

M6：最終得到的T₁值、T₂值、ΔB值為這個像素相應的物理特征參數(T₁，T₂，ΔB)；

方法二包括以下步驟：

M1：設定T₁和T₂的初始值：

M2：根據當前查找到的最新T₁值和最新T₂值，從信號字典D中提取一個信號字典子集D₁＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₁只包含對應的T₁值和T₂值為當前最新值且ΔB可以為任意值的項，即該信號字典子集D₁中的項隨ΔB值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₁中的每一項進行比較，從信號字典子集D₁中找到與磁共振指紋S匹配度最高的信號字典子集項，從而確定與該信號字典子集項相對應的ΔB值，將該ΔB值設定為最新ΔB值；

M3：根據當前查找到的最新ΔB值和最新T2值，從信號字典D中提取一個新的信號字典子集D₂＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₂只包含對應的ΔB值和T₂值為當前最新值且T₁可以為任意值的項，即該信號字典子集D₂中的項隨T₁值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₂中的每一項進行比較，從信號字典子集D₂中找到與磁共振指紋S匹配度最高的信號字典子集項，從而確定與該信號字典子集項相對應的T₁值，將該T₁值設定為最新T₁值；

M4：根據當前查找到的最新ΔB值和最新T₁值，從信號字典D中提取一個新的信號字典子集D₃＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₃只包含對應的ΔB值和T₁值為當前最新值且T₂可以為任意值的項，即該信號字典子集D₃中的項隨T₂值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₃中的每一項進行比較，從信號字典子集D₃中找到與磁共振指紋S匹配度最高的信號字典子集項，從而確定與該信號字典子集項相對應的T₂值，將該T₂值設定為最新T₂值；

M5：重復執行一次步驟M3和步驟M4；

M6：重復執行一次步驟M2；

M7：根據當前查找到的最新ΔB值，從信號字典D中提取一個新的信號字典子集D₄＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₄只包含對應的ΔB值為當前最新值且T₁、T₂可以為任意值的項，即該信號字典子集D₄中的項隨T₁值及T₂值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₄中的每一項進行比較，從信號字典子集D₄中找到與磁共振指紋S匹配度最高的信號字典子集項，該信號字典子集項包含的T₁值、T₂值、ΔB值為這個像素相應的物理特征參數(T₁，T₂，ΔB)；

方法三包括以下步驟：

M1：設定T₁和T₂的初始值；

M2：根據當前查找到的最新T₁值和最新T₂值，從信號字典D(T₁，T₂，ΔB)中提取一個信號字典子集D₁＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₁只包含對應的T₁值和T₂值為當前最新值且ΔB可以為任意值的項，即該信號字典子集D₁中的項隨ΔB值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₁中的每一項進行相關系數計算，得到若干個相關系數CC，

相關系數CC的計算公式為：

x_j代表采集到的磁共振指紋S中時間序列的某個時間點的值，y_j代表信號字典子集D₁中時間序列的某個時間點的值，N為時間點個數，

比較計算得到的若干個相關系數CC值，從中找出最大的相關系數CC值以及其對應的信號字典子集項，從而確定與該信號字典子集項相對應的ΔB值，將該ΔB值設定為最新ΔB值；

M3：根據當前查找到的最新ΔB值和最新T2值，從信號字典中提取一個新的信號字典子集D₂＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₂只包含對應的ΔB值和T₂值為當前最新值且T₁可以為任意值的項，即該信號字典子集D₂中的項隨T₁值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₂中的每一項進行相關系數計算，得到若干個相關系數CC，并找出最大的相關系數CC值以及其對應的信號字典子集項，從而確定與該信號字典子集項相對應的T₁值，將該T₁值設定為最新T₁值；

M4：根據當前查找到的最新ΔB值和最新T₁值，從信號字典中提取一個新的信號字典子集D₃＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₃只包含對應的ΔB值和T₁值為當前最新值且T₂可以為任意值的項，即該信號字典子集D₃中的項隨T₂值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₃中的每一項進行相關系數計算，得到若干個相關系數CC，并找出最大的相關系數CC值以及其對應的信號字典子集項，從而確定與該信號字典子集項相對應的T₂值，將該T₂值設定為最新T₂值；

M5：重復執行一次步驟M3和步驟M4；

M6：重復執行一次步驟M2；

M7：根據當前查找到的最新ΔB值，從信號字典中提取一個新的信號字典子集D₄＝D(T₁，T₂，ΔB)，這個信號字典子集D₄只包含對應的ΔB值為當前最新值且T₁、T₂可以為任意值的項，即該信號字典子集D₄中的項隨T₁值及T₂值變化而變化，然后將實際采集到的磁共振指紋S與信號字典子集D₄中的每一項進行相關系數計算，得到若干個相關系數CC，并找出最大的相關系數CC值以及其對應的信號字典子集項，該信號字典子集項為最接近的匹配項，該信號字典子集項包含的T₁值、T₂值、ΔB值為這個像素相應的物理特征參數(T₁，T₂，ΔB)。