[發(fā)明專利]磁共振重建模型訓(xùn)練方法、計(jì)算機(jī)裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111136430.2
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN113920212B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂孟葉
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;G06F9/50
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

本發(fā)明提供一種磁共振重建模型訓(xùn)練方法、計(jì)算機(jī)裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，其包括步驟S1、獲取磁共振K空間數(shù)據(jù)，并生成與其對應(yīng)的磁共振圖像，步驟S2、基于步驟S1所獲取到的數(shù)據(jù)或圖像，獲取存在缺陷的磁共振K空間數(shù)據(jù)或磁共振圖像，步驟S3、使用步驟S1、S2中的數(shù)據(jù)構(gòu)成多個(gè)圖像重建任務(wù)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，步驟S4、構(gòu)建目標(biāo)模型，使用多個(gè)圖像重建任務(wù)對目標(biāo)模型進(jìn)行訓(xùn)練，步驟S5、獲得訓(xùn)練完成的目標(biāo)模型。本發(fā)明還提供實(shí)現(xiàn)上述方法的計(jì)算機(jī)裝置以及存儲(chǔ)介質(zhì)。應(yīng)用本發(fā)明能夠從有限的訓(xùn)練數(shù)據(jù)中充分學(xué)習(xí)解剖結(jié)構(gòu)信息，可以解決解剖結(jié)構(gòu)信息的學(xué)習(xí)問題，從而提高磁共振圖像信噪比和減少偽影。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像、智能圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多任務(wù)的磁共振重建模型訓(xùn)練方法，還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述方法的計(jì)算機(jī)裝置以及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

磁共振成像因其非創(chuàng)傷性、無電離輻射等優(yōu)勢，在臨床疾病診斷和生物醫(yī)學(xué)研究中有著巨大的價(jià)值，但是其成像速度較慢，過長的掃描時(shí)間等問題阻礙著磁共振成像的發(fā)展。

為了提高磁共振成像速度和圖像質(zhì)量，近期的一些研究將機(jī)器學(xué)習(xí)引入到磁共振重建中，在采集部分k空間樣本的情況下，通過非線性算法重建磁共振圖像，實(shí)現(xiàn)加速磁共振成像這一目標(biāo)。

然而，由于生物體解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、磁共振圖像混疊模式特殊、可用訓(xùn)練數(shù)據(jù)稀少等原因，因此現(xiàn)有技術(shù)在學(xué)習(xí)磁共振數(shù)據(jù)中的解剖結(jié)構(gòu)信息時(shí)效果欠佳，重建圖像信噪比不足，偽影較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是提供一種能夠從有限的訓(xùn)練數(shù)據(jù)中充分學(xué)習(xí)解剖結(jié)構(gòu)信息，可以解決解剖結(jié)構(gòu)信息的學(xué)習(xí)問題，提高磁共振圖像信噪比，減少偽影的基于多任務(wù)的磁共振重建模型訓(xùn)練方法。

本發(fā)明的第二目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述磁共振重建模型訓(xùn)練方法的計(jì)算機(jī)裝置。

本發(fā)明的第三目的是提供一種被處理器讀取并執(zhí)行時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)上述磁共振重建模型訓(xùn)練方法的存儲(chǔ)介質(zhì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供的一種基于多任務(wù)的磁共振重建模型訓(xùn)練方法，包括步驟S1、獲取磁共振K空間數(shù)據(jù)，并生成與其對應(yīng)的磁共振圖像，其中，該磁共振K空間數(shù)據(jù)為K空間采樣密度高于或接近于奈奎斯特頻率的磁共振數(shù)據(jù)；步驟S2、基于步驟S1所獲取到的數(shù)據(jù)或圖像，獲取存在缺陷的磁共振K空間數(shù)據(jù)或磁共振圖像；步驟S3、使用步驟S1、S2中的數(shù)據(jù)構(gòu)成多個(gè)圖像重建任務(wù)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)；步驟S4、構(gòu)建目標(biāo)模型，使用多個(gè)圖像重建任務(wù)對目標(biāo)模型進(jìn)行訓(xùn)練；步驟S5、獲得訓(xùn)練完成的目標(biāo)模型。

進(jìn)一步的方案中，在獲得訓(xùn)練完成的目標(biāo)模型后，還執(zhí)行：獲得實(shí)際采集的磁共振K空間數(shù)據(jù)，使用訓(xùn)練完成的目標(biāo)模型進(jìn)行圖像重建處理，得到磁共振重建圖像。

更進(jìn)一步的方案中，在構(gòu)建目標(biāo)模型時(shí)，還執(zhí)行：針對特定任務(wù)對目標(biāo)模型進(jìn)行微調(diào)：在所述步驟S4中，凍結(jié)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入卷積層的參數(shù)和變形器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重，使用某一特定任務(wù)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，繼續(xù)訓(xùn)練若干輪，調(diào)整該特定任務(wù)對應(yīng)的輸出卷積層的權(quán)重。

更進(jìn)一步的方案中，在所述步驟S2中，使用磁共振掃描儀或算法仿真得到存在缺陷的磁共振K空間數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括只被部分采集的磁共振K空間數(shù)據(jù)、在部分區(qū)域是沒有信號(hào)的磁共振圖像、不同層之間相互混疊的磁共振數(shù)據(jù)或者低信噪比的磁共振數(shù)據(jù)。

更進(jìn)一步的方案中，在所述步驟S3中，每個(gè)圖像重建任務(wù)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)包含有多個(gè)訓(xùn)練樣本，其中，每個(gè)訓(xùn)練樣本由一缺損的磁共振K空間數(shù)據(jù)/磁共振圖像和其對應(yīng)的滿采的高信噪比的磁共振K空間數(shù)據(jù)或圖像組成。

更進(jìn)一步的方案中，在所述步驟S4中，多個(gè)圖像重建任務(wù)包括：K空間補(bǔ)全任務(wù)：由部分缺損的磁共振K空間數(shù)據(jù)恢復(fù)出無偽影的高信噪比的圖像；圖像補(bǔ)全任務(wù)：由部分缺損的磁共振圖像恢復(fù)出無偽影的高信噪比的圖像；SMS重建任務(wù)：由層間混疊的磁共振圖像恢復(fù)出各層的高信噪比的圖像；圖像去噪任務(wù)：由低信噪比的磁共振圖像恢復(fù)出高信噪比的圖像。