[發(fā)明專利]一種基于交叉模態(tài)的人腦磁化率張量成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010419812.5
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111557663B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 包立君;熊叢叢
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;A61B5/00
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種基于交叉模態(tài)的人腦磁化率張量成像方法，其特征在于：利用張量譜分解技術，將高分辨率的磁化率成像和低分辨率的擴散成像相結合，采用從擴散張量成像提取的腦白質體素內纖維方向構造磁化率張量求解模型的正則化約束項；其中，基于交叉模態(tài)的磁化率張量成像模型的數學表達式為：

式中，磁化量張量X是矩陣形式為

其中χ_ij表示沿著不同坐標方向的磁化率數值，下角標[1,2,3]分別對應三維成像空間的坐標軸方向[x,y,z]，第一項是數據保真項，第二項用于約束腦區(qū)外體素的磁化率值趨于零，第三項是基于張量譜分解的正則化約束，δB＝[δB⁽¹⁾(k),...,δB⁽ⁱ⁾(k),...,δB^(N)(k)]^T,i＝1,…N且N＝6，第i個方向的相位數據中坐標向量k＝[k_x,k_y,k_z]的空間點的局部場圖表示為δB⁽ⁱ⁾(k)，F和F^-1分別是傅里葉變換和傅里葉反變換算子，矩陣A是系統(tǒng)矩陣，M₁為二進制模板，且有M₂是腦白質模板，α、β是標量參數，用于調節(jié)兩個約束項的權重；

根據張量譜分解技術，所述磁化率張量X可以分解為矩陣Q、Q^T和Λ的乘積，即X＝QΛQ^T，其中，矩陣Q＝[υ_1STI,υ_2STI,υ_3STI]，列向量v_1STI、v_2STI和v_3STI是從所述磁化率張量導出的3個特征向量，分別對應特征值λ_1STI、λ_2STI和λ_3STI，根據擴散張量成像DTI導出的纖維方向信息約束磁化率張量的求解，得出基于主特征向量約束的磁化率張量譜分解正則項與矩陣Q相比，矩陣Q_S的第一個列向量采用υ_1DTI替換υ_1STI，的矩陣展開形式如下：

其中υ_1DTI是由擴散張量導出的主特征向量；v_1STI、v_2STI和v_3STI是從磁化率張量導出的3個特征向量，所述矩陣Λ是由所述磁化率張量X的3個特征值λ_1STI、λ_2STI和λ_3STI組成的對角矩陣。

2.如權利要求1所述的一種基于交叉模態(tài)的人腦磁化率張量成像方法，其特征在于：所述矩陣其矩陣形式為

其中，系數表示在成像坐標系下，不同頭部方向的偶極核；上角標(i)是方向標記；下角標m,n取值為[1,2,3]，對應坐標軸方向[x,y,z]。

3.如權利要求1所述的一種基于交叉模態(tài)的人腦磁化率張量成像方法，其特征在于：所述磁化率張量X導出的3個特征值遵循λ_1STIλ_2STIλ_3STI的關系，λ_1STI所對應的特征向量υ_1STI是磁化率張量成像的主特征向量，所述υ_1DTI的方向用于反映纖維走向，υ_1DTI是擴散張量成像的主特征向量，所述υ_1DTI的方向用于描述纖維走向。