[發明專利]一種基于圖譜的纖維束成像評價方法

有效

• 申請號: 202110652294.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113379249B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 馮遠靜;曾慶潤;袁少楠;黃家浩;謝雷;李夢君
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06T7/70;G06T7/30;G06F16/36
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于圖譜的纖維束成像評價方法，對于待評價的纖維束，引入大腦白質圖譜，將待評價纖維束與該圖譜進行配準，進行空間位置分布計算，得到纖維束在空間位置分布上的評價值；引入纖維概率圖譜，將待評價纖維束與該圖譜進行配準，利用概率圖譜計算當前纖維束概率值；最后將引入大腦白質圖譜得到的空間位置分布評價值與引入纖維概率圖譜得到的纖維束概率值加權融合，得到纖維束最終評價值。本發明對纖維束重建效果進行了量化并給出了評價指標，對于缺乏解剖結構知識的科研人員及缺乏經驗的醫生而言具有參考價值。

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理，尤其是一種基于圖譜的纖維束成像評價方法。

背景技術

基于磁共振成像技術的擴散磁共振成像是一種非侵入式的神經纖維成像方法，在實際中得到了廣泛應用。腦白質纖維跟蹤是利用擴散張量數據追蹤腦白質纖維路徑的有效手段，自從利用DTI腦部數據估計每個體素局部纖維方向的建模方法提出以來，旨在重建連接大腦不同功能區中軸突纖維束的跟蹤算法開始出現。實際上，每個體素中纖維方向模型是將原始連續纖維束截斷后形成的離散纖維矢量元素，纖維跟蹤的基本原理是將多個相鄰體素中纖維矢量元素的方向信息進行整合，從而得到纖維路徑。通過重建出大腦的白質纖維束，可以有效顯示人腦的神經位置、走向及其與周邊組織的位置關系，對于臨床研究、醫生手術等具有重大意義。

目前，對于重建得到的纖維束，依舊沒有一個較好的評價方法，傳統評價纖維束的重建結果好壞只能尋求經驗豐富的神經外科醫生依據實際解剖結構進行對照，而這對于缺乏解剖結構知識的科研人員及缺乏經驗的醫生而言難度較大。同時，由經驗豐富的神經外科醫生或研究人員只能粗略給出纖維束評價的好或不好，無法給出量化指標，在實際的纖維束重建效果評價中缺乏一個有效的評估結果。

發明內容

為了克服現有技術的不足，針對目前評價纖維束的重建結果好壞只能尋求經驗豐富的神經外科醫生依據實際解剖結構進行對照，而對缺乏解剖結構知識的科研人員及缺乏經驗的醫生而言難度較大等問題，本發明提出一種基于圖譜的纖維束成像評價方法，對纖維束重建效果進行了量化并給出了評價指標，對于缺乏解剖結構知識的科研人員及缺乏經驗的醫生而言具有參考價值。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于圖譜的纖維束成像評價方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：纖維束空間位置分布信息評價，過程如下：

引入大腦白質圖譜，將待評價纖維束A與該圖譜進行配準，與圖譜模板纖維束B進行空間位置分布計算，得到纖維束在空間位置分布上的評價值；

步驟二：纖維束區域概率分布信息評價，過程如下：

引入纖維概率圖譜，將待評價纖維束A與該圖譜進行配準，利用概率圖譜計算當前纖維束概率值；

步驟三：二元信息融合評價，過程如下：

將引入大腦白質圖譜得到的空間位置分布評價值與引入纖維概率圖譜得到的纖維束概率值加權融合，得到纖維束最終評價值。

進一步，所述的步驟一中，引入大腦白質圖譜，得到纖維束在空間位置分布上的評價值；纖維束在三維空間下以線的形式存在，一束纖維束表現為多根流線的聚合形式，通過計算待評價纖維束A中每一根纖維與圖譜模板纖維束B的空間平均距離，得到待評價纖維束在空間位置分布上的評價值。纖維束的在每一根流線上取點P，P的三維坐標為(x，y，z)，由三維空間點線間距離公式：

其中M為直線上一點，支線方向向量為n，dist為三維空間中兩點間距離，在纖維束上均勻選取m個點P₁、P₂…P_m，計算得到A中某一根纖維上面的每一點P與模板纖維束B中任一纖維B_s的距離，對其求均值：