[發(fā)明專(zhuān)利]基于深度學(xué)習(xí)的心臟磁共振電影成像偽影抑制方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310369531.7
• 申請(qǐng)日: 2023-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116309524A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡晨曦;陳卓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06N3/08;G06T5/00;G06N3/0464
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種基于深度學(xué)習(xí)的心臟磁共振電影成像偽影抑制方法和系統(tǒng)，包括：采集有黑帶偽影或血流偽影的心臟磁共振電影圖像并進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行圖像聯(lián)合計(jì)算獲得無(wú)偽影圖像；構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型，模型中的偽影抑制網(wǎng)絡(luò)的輸入為有黑帶偽影或血流偽影的心臟電影圖像，輸出為黑帶偽影或血流偽影抑制后的心臟電影圖像；利用預(yù)處理后的有偽影圖像和無(wú)偽影圖像對(duì)深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，直至偽影抑制網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)達(dá)到目標(biāo)條件，得到訓(xùn)練后的深度學(xué)習(xí)模型并進(jìn)行保存；將待消除黑帶偽影或血流偽影的心臟電影圖像進(jìn)行偽影消除，得到偽影消除后的心臟電影圖像。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)相位循環(huán)方法易引入血流偽影的局限性，同時(shí)對(duì)黑帶偽影和血流偽影進(jìn)行抑制。

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，具體地，涉及一種基于深度學(xué)習(xí)的心臟磁共振電影成像偽影抑制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

心臟磁共振成像是利用核磁共振原理對(duì)心臟解剖結(jié)構(gòu)和心動(dòng)功能進(jìn)行成像，是一項(xiàng)安全無(wú)輻射的技術(shù)。它能夠提供多種對(duì)比度成像，已經(jīng)成為多種心臟疾病臨床診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。

心臟電影成像是記錄了心臟的收縮和舒張過(guò)程，對(duì)整個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行動(dòng)態(tài)成像，已被廣泛地用于心臟結(jié)構(gòu)和心臟功能分析。目前，平衡式穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列(BalancedSteady?State?Free?Precession，bSSFP)是最常用于臨床心臟電影成像的序列之一，它成像速度快，信噪比高，對(duì)比度較好，因此在心臟電影成像中被廣泛應(yīng)用。

然而，bSSFP序列對(duì)于共振頻率較為敏感，當(dāng)特定位置受到磁場(chǎng)不均勻?qū)е鹿舱耦l率發(fā)生偏移，呈現(xiàn)低信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)一步形成圖像上的黑帶偽影。由于磁場(chǎng)不均勻難以完全避免，故大多數(shù)心臟電影成像中會(huì)出現(xiàn)黑帶偽影，給心臟結(jié)構(gòu)和功能分析帶來(lái)一定的困難。

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN111833410A(申請(qǐng)?zhí)枺篊N202010646786.X)公開(kāi)了一種基于深度學(xué)習(xí)的X射線散射抑制方法，包括以下步驟：S1：對(duì)胸腔CT數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣；S2：根據(jù)區(qū)域生長(zhǎng)算法，將降采樣后的數(shù)據(jù)，去除掉胸腔CT數(shù)據(jù)的金屬偽影；S3：將去除金屬偽影后的數(shù)據(jù)，根據(jù)閾值進(jìn)行像素的劃分，對(duì)劃分后的胸腔CT重新標(biāo)記像素；S4：重復(fù)上述處理方式，預(yù)處理大量的胸腔CT數(shù)據(jù)；S5：將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集和測(cè)試集用于進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，獲取最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)模型。本發(fā)明技術(shù)用于心臟磁共振電影成像的黑帶偽影和血流偽影校正，應(yīng)用場(chǎng)景與上述專(zhuān)利不同。

目前，傳統(tǒng)的黑帶偽影抑制方法是通過(guò)相位循環(huán)成像來(lái)實(shí)現(xiàn)。相位循環(huán)是指通過(guò)循環(huán)改變bSSFP序列中的相位增量，使得圖像上黑帶偽影的位置發(fā)生平移，從而利用多幅圖像結(jié)合的方式壓制黑帶偽影。雖然相位循環(huán)方法能夠抑制黑帶偽影，但由于需要同時(shí)采集多幅圖像，掃描時(shí)間嚴(yán)重增加，掃描效率降低。

在多數(shù)情況下，多幅心臟電影圖像的采集需要在一個(gè)屏氣下完成，以避免呼吸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致圖像之間不匹配，給圖像聯(lián)合計(jì)算帶來(lái)問(wèn)題。然而，多幅圖像的需求嚴(yán)重增加了病人需要屏住呼吸的時(shí)間，降低了掃描舒適度，并且增加了引入運(yùn)動(dòng)偽影的風(fēng)險(xiǎn)。此外，相位循環(huán)方法需要改變相位增量，因此至少會(huì)存在一個(gè)相位增量下，采集得到的圖像中黑帶偽影覆蓋血流經(jīng)過(guò)區(qū)域，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的血流偽影，而多幅圖像聯(lián)合則會(huì)進(jìn)一步將血流偽影引入到最終圖像中。因此，相位循環(huán)方法去除黑帶偽影的效果具有應(yīng)用局限性。

總之，盡管相位循環(huán)方法能夠抑制黑帶偽影，但其缺點(diǎn)包括增加掃描時(shí)間，降低掃描舒適度以及引入血流偽影等問(wèn)題。因此，我們需要進(jìn)一步探索和開(kāi)發(fā)新的方法來(lái)解決這些問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于深度學(xué)習(xí)的心臟磁共振電影成像偽影抑制方法和系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的心臟磁共振電影成像偽影抑制方法，包括：

步驟S1：采集有黑帶偽影或血流偽影的心臟磁共振電影圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理操作，并進(jìn)行圖像聯(lián)合計(jì)算獲得無(wú)偽影圖像；