[發(fā)明專利]核磁共振圖像序列的配準(zhǔn)方法及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810988485.8
• 申請(qǐng)日: 2018-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN109035316B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐奕寧;吳振洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京安德醫(yī)智科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/38
• 分類號(hào): G06T7/38;G06N3/04
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

1.一種核磁共振圖像序列配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括：

響應(yīng)于用戶的操作，將患者的核磁共振圖像序列作為待配準(zhǔn)圖像序列；

使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在所述待配準(zhǔn)圖像序列與預(yù)先生成的參考圖像序列之間進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，其中所述參考圖像序列中的多幅圖像中的特定區(qū)域相互對(duì)齊，并且其中所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含用于圖像配準(zhǔn)的判別性特征，以及其中所述判別性特征用于判別將所述待配準(zhǔn)圖像序列中的圖像相對(duì)于所述參考圖像序列中相應(yīng)的圖像所進(jìn)行的圖像平移、圖像縮放、圖像旋轉(zhuǎn)和/或圖像錯(cuò)切；

以及輸出經(jīng)配準(zhǔn)的核磁共振圖像序列；

使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在所述待配準(zhǔn)圖像與其相應(yīng)的參考圖像之間進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，包括：

使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別獲取所述待配準(zhǔn)圖像與所述參考圖像中的判別性特征；

確定所獲取的判別性特征之間的非線性關(guān)系和相應(yīng)的圖像變換矩陣；以及

使用所確定的圖像變換矩陣，對(duì)所述待配準(zhǔn)圖像進(jìn)行仿射變換；

其中，所述圖像變換矩陣是四維方陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在所述待配準(zhǔn)圖像序列與預(yù)先生成的參考圖像序列之間進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，包括：

在所述待配準(zhǔn)圖像序列中依次選擇每張待配準(zhǔn)圖像；

在所述參考圖像序列中依次確定與所述待配準(zhǔn)圖像相應(yīng)的參考圖像；以及

使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在所述待配準(zhǔn)圖像與其相應(yīng)的參考圖像之間進(jìn)行圖像配準(zhǔn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別獲取所述待配準(zhǔn)圖像與所述參考圖像中的判別性特征，包括：

使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的編碼器，分別對(duì)所述待配準(zhǔn)圖像與所述參考圖像進(jìn)行以下一項(xiàng)或多項(xiàng)操作：卷積、池化、密集化、扁平化、級(jí)聯(lián)，其中所述一項(xiàng)或多項(xiàng)操作的每項(xiàng)操作參數(shù)對(duì)于所述待配準(zhǔn)圖像與所述參考圖像均相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在所述待配準(zhǔn)圖像序列與預(yù)先生成的參考圖像序列之間進(jìn)行圖像配準(zhǔn)之前，還包括：

隨機(jī)生成圖像變換矩陣；

使用所述圖像變換矩陣，將第一核磁共振圖像變換為第二核磁共振圖像；

使用所述第一核磁共振圖像和所述第二核磁共振圖像訓(xùn)練所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述圖像變換矩陣中的參數(shù)的約束包括：

沿圖像寬度方向的X軸的平移范圍在85％至115％之間；

沿圖像長度方向的Y軸的平移范圍在85％至115％之間；

沿圖像深度方向的Z軸的平移范圍在80％至120％之間；

繞所述Z軸的旋轉(zhuǎn)范圍在-0.8至0.8弧度之間；以及

在所述X軸、所述Y軸和所述Z軸的縮放范圍在80％至130％之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，使用第一核磁共振圖像和第二核磁共振圖像訓(xùn)練所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括：

在所述第一核磁共振圖像與所述第二核磁共振圖像的圖像配準(zhǔn)過程中，使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別獲取所述第一核磁共振圖像與所述第二核磁共振圖像中的判別性特征；

確定所獲取的判別性特征之間的非線性關(guān)系和相應(yīng)的圖像變換矩陣；

使用所確定的圖像變換矩陣，對(duì)所述第一核磁共振圖像進(jìn)行仿射變換，得到經(jīng)配準(zhǔn)的圖像；以及

根據(jù)所述經(jīng)配準(zhǔn)的圖像與所述第二核磁共振圖像之間的損失，訓(xùn)練所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過以下公式計(jì)算所述經(jīng)配準(zhǔn)的圖像與所述第二核磁共振圖像之間的損失：

其中，K是用于訓(xùn)練圖像的數(shù)量，W是所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中待訓(xùn)練的權(quán)值向量，是第i個(gè)第二核磁共振圖像，是第i個(gè)第一核磁共振圖像，t[i]是第i個(gè)第一核磁共振圖像的標(biāo)簽，是針對(duì)第i個(gè)第一核磁共振圖像的由W參數(shù)化的網(wǎng)絡(luò)輸出。

8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述四維方陣中的前三行元素用于指示所進(jìn)行的圖像平移、圖像縮放、圖像旋轉(zhuǎn)和/或圖像錯(cuò)切。

9.一種核磁共振圖像序列配準(zhǔn)設(shè)備，其特征在于，包括至少一個(gè)處理器及存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有程序，并且被配置成由所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行以下步驟：

響應(yīng)于用戶的操作，將患者的核磁共振圖像序列作為待配準(zhǔn)圖像序列；

使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在所述待配準(zhǔn)圖像序列與預(yù)先生成的參考圖像序列之間進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，其中所述參考圖像序列中的多幅圖像中的特定區(qū)域相互對(duì)齊，并且其中所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含用于圖像配準(zhǔn)的判別性特征，以及其中所述判別性特征用于判別將所述待配準(zhǔn)圖像序列中的圖像相對(duì)于所述參考圖像序列中相應(yīng)的圖像所進(jìn)行的圖像平移、圖像縮放、圖像旋轉(zhuǎn)和/或圖像錯(cuò)切；以及

輸出經(jīng)配準(zhǔn)的核磁共振圖像序列；

使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在所述待配準(zhǔn)圖像與其相應(yīng)的參考圖像之間進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，包括：

使用所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，分別獲取所述待配準(zhǔn)圖像與所述參考圖像中的判別性特征；

確定所獲取的判別性特征之間的非線性關(guān)系和相應(yīng)的圖像變換矩陣；以及

使用所確定的圖像變換矩陣，對(duì)所述待配準(zhǔn)圖像進(jìn)行仿射變換；

其中，所述圖像變換矩陣是四維方陣。