[發(fā)明專利]使用球形神經網絡的擴散磁共振成像

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201980077101.X
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN113168540A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: E·施瓦布;A·埃瓦爾德
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01R33/56;G01R33/563
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉兆君

本發(fā)明提供了一種醫(yī)學成像系統(tǒng)(100、300)。所述醫(yī)學成像系統(tǒng)包括用于存儲機器可執(zhí)行指令(120)的存儲器(110)。所述存儲器還包含訓練的卷積神經網絡(122、122'、122”、122”'、122””)的實現(xiàn)。所述經訓練的卷積神經網絡包括多于一個球面卷積神經網絡部分(502、502')。所述經訓練的卷積神經網絡被配置為接收擴散磁共振成像數(shù)據(jù)(124)。所述擴散磁共振成像數(shù)據(jù)包括球面擴散部分(500，500')。多于一個球面卷積神經網絡部分被配置為接收所述球面擴散部分。所述經訓練的卷積神經網絡包括輸出層(508)，所述輸出層被配置為響應于將擴散磁共振成像數(shù)據(jù)輸入到經訓練的卷積神經網絡中而生成神經網絡輸出(126)。所述醫(yī)學成像系統(tǒng)還包括用于控制所述機器可執(zhí)行指令的處理器(104)。所述機器可執(zhí)行指令的運行使所述處理器：接收(200)所述擴散磁共振成像數(shù)據(jù)；并且通過將擴散磁共振成像數(shù)據(jù)輸入到經訓練的卷積神經網絡中來生成(202)神經網絡輸出。

技術領域

本發(fā)明涉及磁共振成像，具體而言涉及擴散磁共振成像。

背景技術

作為用于生成來自對象體內的圖像的過程的一部分，磁共振成像(MRI)掃描器使用大的靜態(tài)磁場以使原子的核自旋對齊。該大的靜磁場被稱為B0場或主磁場。可以使用MRI在空間上測量對象的各種量或屬性。通過使用脈沖序列來控制磁共振數(shù)據(jù)的采集，可以實現(xiàn)各種成像協(xié)議。存在擴散加權磁共振成像技術，其中例如可以測量針對不同體素的擴散張量。

Cohen等人的文章“Spherical CNNs,”arXiv:1709.04893v2公開了一種構建球形CNN的方法，其具有表達力和旋轉等變性兩者。在本文中，示例性地將球形CNN用于3D形狀識別和霧化能量回歸。

發(fā)明內容

本發(fā)明在獨立權利要求中提供了一種醫(yī)學成像系統(tǒng)、一種計算機程序產品和一種方法。在從屬權利要求中給出了實施例。

對擴散加權磁共振圖像的分析可能需要手動定義特征，例如來自擴散張量成像或纖維束量的分數(shù)各向異性(FA)。實施例可以提供完全自動化這樣的分析的手段。這可以例如通過將來自在球上采集的梯度方向的擴散磁共振成像數(shù)據(jù)輸入到球面神經網絡中來實現(xiàn)。球面神經網絡(在本文中也稱為球面卷積神經網絡)對于它們的輸入以及最后是其某些層具有球形拓撲。傳統(tǒng)的卷積神經網絡通常具有平面輸入，通常具有平面層。

使用球面神經網絡的優(yōu)點可能是它們更適合處理擴散磁共振成像數(shù)據(jù)，因為它們能夠更有效地處理球面數(shù)據(jù)。使用平面輸入的神經網絡將使用球面信號的投影，這會引入在空間上變化的畸變，從而使平移權重共享無法實現(xiàn)。

在一個方面中，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學成像系統(tǒng)，其包括用于存儲機器可執(zhí)行指令的存儲器。所述存儲器還包含或存儲對經訓練的卷積神經網絡的實現(xiàn)。所述經訓練的卷積神經網絡包括至少一個球面卷積神經網絡部分。

如本文所使用的球面卷積神經網絡包括具有球面輸入或多個層而不是2D平面輸入或多個層的神經網絡。球面卷積神經網絡中的模式作為三維旋轉移動而不是平移。

經訓練的卷積神經網絡被配置為接收擴散磁共振成像數(shù)據(jù)。如本文所使用的擴散磁共振成像數(shù)據(jù)包括使用擴散加權磁共振成像協(xié)議采集的磁共振成像數(shù)據(jù)。擴散磁共振成像數(shù)據(jù)包括球面擴散部分。至少一個球面卷積神經網絡被配置用于接收球面擴散部分。經訓練的卷積神經網絡包括輸出層，所述輸出層被配置為響應于將擴散磁共振成像數(shù)據(jù)輸入到經訓練的卷積神經網絡中而生成神經網絡輸出。