[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習(xí)的快速全身彌散加權(quán)成像方法及相關(guān)設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110368677.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113066145A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閔祥德;段曹輝;呂文志;張配配;馮朝燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢聚壘科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 武漢智正誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42278
• 代理人: 熊遠(yuǎn)

本發(fā)明公開了一種基于深度學(xué)習(xí)的快速全身彌散加權(quán)成像方法及相關(guān)設(shè)備，該方法包括：獲取待重建圖像；將所述待重建圖像輸入圖像重建模型，得到重建全采樣圖像，其中，所述圖像重建模型為深度學(xué)習(xí)模型基于全身彌散加權(quán)成像圖像訓(xùn)練集通過模型訓(xùn)練得到的，所述全身彌散加權(quán)成像圖像訓(xùn)練集包括多個(gè)訓(xùn)練樣本對(duì)，每個(gè)所述訓(xùn)練樣本對(duì)包括樣本冠狀位全采樣圖像和對(duì)應(yīng)的冠狀位零填充圖像。通過實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，將深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于WB?DWI快速成像中，在保證圖像質(zhì)量的前提下，極大的提高了WB?DWI的采集速度，有利于WB?DWI的推廣應(yīng)用，提高M(jìn)RI設(shè)備的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于深度學(xué)習(xí)的快速全身彌散加權(quán)成像方法及相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)

彌散加權(quán)成像(Diffusion weighted imaging，DWI)是唯一能夠活體檢測(cè)水分子擴(kuò)散情況的無創(chuàng)影像檢查技術(shù),也是臨床應(yīng)用最多的一個(gè)磁共振功能序列。全身彌散加權(quán)成像(whole-body diffusion weighted imaging，WB-DWI)是對(duì)包括頭、頸、胸、腹、盆等全身各部位進(jìn)行DWI檢查的方法。WB-DWI是評(píng)估惡性淋巴瘤、骨髓瘤等系統(tǒng)性腫瘤疾病以及惡性腫瘤(前列腺癌、肺癌、黑色素瘤)全身轉(zhuǎn)移的重要影像技術(shù)之一。在許多惡性疾病的診療中，WB-DWI有望取代18F-氟脫氧葡萄糖(18F-FDG)正電子發(fā)射斷層掃描(PET-CT)。與PET-CT相比，WB-DWI具有價(jià)格低廉、無需注射對(duì)比劑、無電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)一些小的具有更高的敏感性,具有極大的臨床價(jià)值與廣闊的應(yīng)用前景。

雖然WB-DWI具有良好臨床應(yīng)用前景，但是由于需要對(duì)包括頭、頸、胸、腹、盆等的全身各部位進(jìn)行大范圍掃描，所需要的掃描時(shí)間較長，一個(gè)完整的WB-DWI掃描時(shí)間為30-60分鐘。掃描時(shí)間越長，患者的耐受性越差，運(yùn)動(dòng)偽影也會(huì)增加，也將降低WB-DWI定量參數(shù)的可重復(fù)性和可靠性。受限于過長的掃描時(shí)間，目前WB-DWI并未廣泛應(yīng)用于臨床中。為了縮短掃描時(shí)間，通常采用減少采集b值數(shù)目或降低圖像分辨率方法，這些方法是以犧牲圖像功能(不能進(jìn)行多模型重建)和降低圖像質(zhì)量為代價(jià)的。因此，迫切需要采用新的技術(shù)和方法，在保證WB-DWI圖像質(zhì)量的前提下，有效縮短掃描時(shí)間。

近年來深度學(xué)習(xí)在圖像分類、圖像復(fù)原、超分辨率重建等領(lǐng)域取得很大進(jìn)展，基于深度學(xué)習(xí)的MRI重建也得到了廣泛的研究?；谏疃葘W(xué)習(xí)的MRI重建使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法提取深度圖像特征，通過大量訓(xùn)練集學(xué)習(xí)欠采樣圖像和全采樣圖像之間的映射關(guān)系。相比于CS-MRI，基于深度學(xué)習(xí)的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)重建方法在加速倍數(shù)、重建速度、重建質(zhì)量等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。目前基于深度學(xué)習(xí)的MRI重建主要以腦部、膝關(guān)節(jié)等MRI的圖像為研究對(duì)象。而WB-DWI采集時(shí)間較長，可以獲得的樣本量較少，且全身彌散涉及人體的多個(gè)器官，解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這使得將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于WB-DWI欠采樣重建面臨很大困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于深度學(xué)習(xí)的快速全身彌散加權(quán)成像方法及相關(guān)設(shè)備，以在保證圖像質(zhì)量的前提下，提高WB-DWI的采集速度。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于深度學(xué)習(xí)的快速全身彌散加權(quán)成像方法，該方法包括：

獲取待重建圖像；

將所述待重建圖像輸入圖像重建模型，得到重建全采樣圖像，其中，所述圖像重建模型為深度學(xué)習(xí)模型基于全身彌散加權(quán)成像圖像訓(xùn)練集通過模型訓(xùn)練得到的，所述全身彌散加權(quán)成像圖像訓(xùn)練集包括多個(gè)訓(xùn)練樣本對(duì)，每個(gè)所述訓(xùn)練樣本對(duì)包括樣本冠狀位全采樣圖像和對(duì)應(yīng)的冠狀位零填充圖像。

結(jié)合第一方面，在一種可能的實(shí)施方式中，所述將所述待重建圖像輸入圖像重建模型，得到重建全采樣圖像之前，還包括：

構(gòu)建所述全身彌散加權(quán)成像圖像訓(xùn)練集；

獲取所述深度學(xué)習(xí)模型和損失函數(shù)；