[發明專利]低磁場磁共振圖像的皮層下結構子區域的自動分割方法

有效

• 申請號: 201710607779.7
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107492104B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 唐曉穎;黃念微;李婧媛
• 申請（專利權）人: 廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明涉及一種低磁場磁共振圖像的皮層下結構子區域的自動分割方法，包括以下步驟：（1）基于已進行子區域分割的皮層下結構進行模板的構建；（2）將低磁場磁共振圖像中待進行子區域分割的皮層下結構A進行基于平移和旋轉的剛性變換；（3）將步驟（2）進行剛性變換的皮層下結構A通過高度形變微分同胚度量映射算法進行形變，得到形變后的皮層下結構B；（4）對皮層下結構B進行基于提升采樣的表面細化；（5）找到皮層下結構B表面與模板表面之間距離最短的各對頂點對，然后將模板各個頂點所屬的子區域賦給經過表面細化后的皮層下結構A表面相應的頂點，皮層下結構A根據頂點完成子區域的分割。

技術領域

本發明涉及計算解剖學技術領域，更具體地，涉及一種低磁場磁共振圖像的皮層下結構子區域的自動分割方法。

背景技術

大腦皮層下結構，如海馬體，由多個功能不同的子區域組成。現有的對大腦皮層下結構進行子區域分割的技術大多是通過對極高磁場(如：7T或者11T)的磁共振掃描得到的圖像進行手動分割來得到各個子區域的定義，其分割的準確性和難易程度根據分割者經驗的不同有很大差異。此外，針對活體大腦的極高磁場掃描儀目前非常稀少，尤其是在國內。大多數的大腦磁共振圖像仍然是從1.5T或者3T的成像儀得到。由于圖像分辨率有限，在1.5T或者3T的磁共振圖像上無法進行子區域的手動分割。

發明內容

本發明為解決以上現有技術無法對低磁場磁共振圖像中的皮層下結構進行子區域分割的技術缺陷，提供了一種低磁場磁共振圖像的皮層下結構子區域的自動分割方法。

為實現以上發明目的，采用的技術方案是：

低磁場磁共振圖像的皮層下結構子區域的自動分割方法，包括以下步驟：

(1)基于已進行子區域分割的皮層下結構進行模板的構建；

(2)將低磁場磁共振圖像中待進行子區域分割的皮層下結構進行基于平移和旋轉的剛性變換；

(3)將步驟(2)進行剛性變換的皮層下結構通過高度形變微分同胚度量映射算法進行形變，得到形變后的皮層下結構；

(4)對形變后的皮層下結構進行基于提升采樣的表面細化；

(5)找到表面細化后的皮層下結構表面與模板表面之間距離最短的各對頂點對，然后將模板各個頂點所屬的子區域賦給經過表面細化后的皮層下結構表面相應的頂點，表面細化后的皮層下結構根據頂點完成子區域的分割。

上述方案中，采用LDDMM高度形變微分同胚度量映射算法得到與模板形狀基本相同的形變3D表面結構，為后面找到模板和待分割結構之間的空間關系以及從已分割模板到待分割結構各個區域的映射提供了保障。LDDMM算法是計算解剖學研究領域被廣泛認可的具有高配準精度的微分同胚非剛性配準范式。配準的過程是將表面的每個頂點進行位置改變使得變形得到的表面的位置和形狀接近于模板。這個過程中每個頂點的位置變化軌跡可以測量得到。LDDMM配準方法的好處是可以找到模板和待分割個體每個區域對應位置的關系，并且在形變的過程中不會改變結構所有頂點的相對位置關系(拓撲結構)。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明，基于高度形變微分同胚度量映射算法以及表面細化，將模板上已分割好的皮層下結構的子區域映射到需要進行子區域分割的低磁場(1.5T或者3T)圖像上，得到和專家分割相似的皮層下結構子區域的分割邊界，解決了基于低磁場磁共振圖像的皮層下結構子區域自動分割這一技術難題。

附圖說明

圖1為本發明的具體實現過程圖。

圖2為海馬體結構表面細化結果圖。

圖3為杏仁核的子區域分割結果圖。

圖4為海馬體的子區域的分割結果圖。