一種磁共振灌注成像后處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及磁共振灌注成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種磁共振灌注成像后處理方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的發(fā)展，磁共振成像系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用越來越普及。磁共振成像 (Magnetic Resonance Imaging,簡(jiǎn)稱MRI)是利用人體中的遍布全身的氨原子在外加的強(qiáng) 磁場(chǎng)內(nèi)受到射頻脈沖的激發(fā)，產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，經(jīng)過空間編碼技術(shù)，用探測(cè)器檢測(cè)并接受 W電磁形式放出的核磁共振信號(hào)，將檢測(cè)的核磁共振信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換， 最后將人體各組織的形態(tài)形成圖像。磁共振成像可從不同的角度對(duì)人體各部位、各系統(tǒng)的 腫瘤性病變、血管性病變、感染性病變、外傷、先天發(fā)育崎形W及退化性病變等疾病進(jìn)行檢 查與診斷，通過調(diào)節(jié)磁場(chǎng)可自由選擇所需剖面，能得到其它成像技術(shù)所不能接近或難W接 近部位的圖像。并且，磁共振成像具有無電離福射傷害、軟組織對(duì)比度高、圖像分辨率高、成 像參數(shù)與掃描方位選擇靈活等優(yōu)點(diǎn)，所W被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)診斷。近年來現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影 像學(xué)已不滿足于對(duì)病變形態(tài)變化的研究，而向反映組織和器官生理與病理變化甚至腦功能 成像方向發(fā)展。其中腦磁共振灌注成像（Perfusion-weighted Ma即etic Resonance Imaging, PWI)是腦功能成像的方法之一，用W反映組織內(nèi)微血管分布及血流灌注狀態(tài)從而 掲示腦腫瘤的生物學(xué)行為;使其成為觀察腫瘤變化的重要醫(yī)學(xué)手段。
[0003] 磁敏性對(duì)比劑灌注成像是目前常用的成像方法。當(dāng)順磁性對(duì)比劑通過受檢組織 時(shí)，可W縮短組織的T2*弛豫時(shí)間，反映在相應(yīng)的T2*灌注成像上的信號(hào)降低；當(dāng)順磁性對(duì)比 劑通過后，信號(hào)強(qiáng)度逐漸恢復(fù)。在一定范圍內(nèi)T2*弛豫變化率與血液中對(duì)比劑濃度存在線性 關(guān)系，結(jié)合血液動(dòng)力學(xué)模型經(jīng)過后處理可計(jì)算出評(píng)價(jià)灌注成像的相對(duì)定量參數(shù)一一相對(duì)血 容量(rCBV)、相對(duì)血流速度(rCBF)、平均通過時(shí)間(MTT)、初始到達(dá)時(shí)間（TO)?，F(xiàn)有的后處理 方法主要是利用動(dòng)脈輸入函數(shù)(Al巧與濃度時(shí)間信號(hào)的卷積關(guān)系進(jìn)行求解半定量參數(shù)。
[0004] 其中AIF的確定方法有兩類，第一類非自動(dòng)選擇;第二類是基于統(tǒng)計(jì)方法和模糊C 均值聚類方法的自動(dòng)選擇。自動(dòng)選擇減少了用戶操作，但是其計(jì)算量W及準(zhǔn)確性仍待嚴(yán)謹(jǐn) 的證明。為了提高計(jì)算精度，多數(shù)研究者提出了基于Gamma函數(shù)擬合濃度時(shí)間曲線，該方法 對(duì)圖像質(zhì)量要求高，對(duì)于信噪比較低的區(qū)域擬合誤差較大;且非線性的擬合運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)。 rCBVjCBF的計(jì)算主要是基于奇異值分解(SVD)的非參數(shù)模型分析方法和基于參數(shù)模型的 分析方法。其中基于參數(shù)模型的方法需要預(yù)先選擇合適的數(shù)學(xué)模型，如若選擇不合適往往 造成較大的計(jì)算誤差。因此在實(shí)際應(yīng)用中存在較大困難。
[0005] 因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種磁共振灌注成像后處 理方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)比劑灌注成像的后處理方法主要是利用動(dòng)脈輸入函 數(shù)(AIF)與濃度時(shí)間信號(hào)的卷積關(guān)系進(jìn)行求解半定量參數(shù)，求解結(jié)果受數(shù)學(xué)模型選取影響， 且對(duì)圖像質(zhì)量要求高，無法快速且準(zhǔn)確獲得半定量參數(shù)的問題。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了 W下技術(shù)方案：
[0008] 一種磁共振灌注成像后處理方法，其中，所述方法包括W下步驟：
[0009] A、對(duì)原始腦灌注圖像濾波，去除腦部邊緣，得到濾波后腦灌注圖像；
[0010] B、接收用戶的區(qū)域選擇指令，獲取在濾波后腦灌注圖像的中動(dòng)脈區(qū)的選定區(qū)域， 輸出評(píng)估動(dòng)脈輸入函數(shù)的加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線；
[0011] C、根據(jù)改進(jìn)的Gamma函數(shù)分別對(duì)加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲線進(jìn)行擬合，得 到優(yōu)化的動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲線；
[0012] D、根據(jù)改進(jìn)的基于非參數(shù)模型的奇異矩陣分解方法求解灌注的相對(duì)定量參數(shù)。
[0013] 所述磁共振灌注成像后處理方法，其中，所述步驟B具體包括：
[0014] B1、接收用戶的區(qū)域選擇指令，獲取在濾波后腦灌注圖像的中動(dòng)脈區(qū)的選定區(qū)域；
[0015] B2、對(duì)中動(dòng)脈區(qū)的選定區(qū)域的濃度時(shí)間信號(hào)進(jìn)行加權(quán)平滑，得到用于參數(shù)計(jì)算的 動(dòng)脈輸入函數(shù)，并根據(jù)動(dòng)脈輸入函數(shù)輸出加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線。
[0016] 所述磁共振灌注成像后處理方法，其中，所述步驟C具體包括：
[0017] C1、根據(jù)濃度時(shí)間曲線的最大值、上升期、下降期估算改進(jìn)的Gamma函數(shù)擬合的初 始值；
[001引 C2、在[To,Tmax+n]曲線范圍內(nèi)結(jié)合Gamma函數(shù)擬合的初始值得到改進(jìn)的Gamma函數(shù) 的優(yōu)化參數(shù);其中To是初始到達(dá)時(shí)間，Tmax是最大峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間，n是峰值后參與擬合的點(diǎn) 數(shù)。
[0019] C3、根據(jù)該改進(jìn)的Gamma函數(shù)對(duì)加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲線擬合，得到優(yōu)化 的動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲線。
[0020] 所述磁共振灌注成像后處理方法，其中，所述步驟D具體包括：
[0021] D1、根據(jù)改進(jìn)的基于非參數(shù)模型的奇異矩陣分解方法中的矩陣A進(jìn)行加權(quán)組合，并 對(duì)矩陣A進(jìn)行SVD分解得到對(duì)角矩陣W，正交矩陣V，S角矩陣U;
[0022] D2、根據(jù)闊值策略得到處理后的對(duì)角矩陣S，并根據(jù)對(duì)角矩陣S確定灌注的相對(duì)定 量參數(shù);其中S = l/W。
[0023] -種磁共振灌注成像后處理系統(tǒng)，其中，包括：
[0024] 濾波模塊，用于對(duì)原始腦灌注圖像濾波，去除腦部邊緣，得到濾波后腦灌注圖像；
[0025] 區(qū)域選定及輸出模塊，用于接收用戶的區(qū)域選擇指令，獲取在濾波后腦灌注圖像 的中動(dòng)脈區(qū)的選定區(qū)域，輸出評(píng)估動(dòng)脈輸入函數(shù)的加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線；
[0026] 曲線擬合模塊，用于根據(jù)改進(jìn)的Gamma函數(shù)分別對(duì)加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間 曲線進(jìn)行擬合，得到優(yōu)化的動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲線；
[0027] 參數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)改進(jìn)的基于非參數(shù)模型的奇異矩陣分解系統(tǒng)求解灌注的 相對(duì)定量參數(shù)。
[0028] 所述磁共振灌注成像后處理系統(tǒng)，其中，所述區(qū)域選定及輸出模塊具體包括：
[0029] 區(qū)域選定單元，用于接收用戶的區(qū)域選擇指令，獲取在濾波后腦灌注圖像的中動(dòng) 脈區(qū)的選定區(qū)域；
[0030] 加權(quán)輸出單元，用于對(duì)中動(dòng)脈區(qū)的選定區(qū)域的濃度時(shí)間信號(hào)進(jìn)行加權(quán)平滑，得到 用于參數(shù)計(jì)算的動(dòng)脈輸入函數(shù);其中，所述動(dòng)脈輸入函數(shù)為加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線。
[0031] 所述磁共振灌注成像后處理系統(tǒng)，其中，所述曲線擬合模塊具體包括：
[0032] 估算單元，用于根據(jù)濃度時(shí)間曲線的最大值、上升期、下降期估算改進(jìn)的Gamma函 數(shù)擬合的初始值；
[003引Gamma函數(shù)參數(shù)獲取單元，用于化To,Tmax+n]范圍內(nèi)，結(jié)合估算單元輸出的初始值 獲取用于曲線擬合的Gamma函數(shù)參數(shù);其中To是初始到達(dá)時(shí)間，Tmax是最大峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間， n是峰值后參與擬合的點(diǎn)數(shù)。
[0034] 曲線擬合單元，用于根據(jù)該改進(jìn)的Gamma函數(shù)對(duì)加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲 線擬合，得到優(yōu)化的動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲線。
[0035] 所述磁共振灌注成像后處理系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)獲取模塊具體包括：
[0036] 分解單元，用于根據(jù)改進(jìn)的基于非參數(shù)模型的奇異矩陣分解方法中的矩陣A進(jìn)行 加權(quán)組合，并對(duì)矩陣A進(jìn)行SVD分解得到對(duì)角矩陣W，正交矩陣V，S角矩陣U;
[0037] 相對(duì)定量參數(shù)獲取單元，用于根據(jù)闊值策略得到處理后的對(duì)角矩陣S，并根據(jù)對(duì)角 矩陣S確定灌注的相對(duì)定量參數(shù);其中S = l/W。
[0038] 本發(fā)明所述的磁共振灌注成像后處理方法及系統(tǒng)，方法包括:對(duì)原始腦灌注圖像 濾波，去除腦部邊緣，得到濾波后腦灌注圖像;接收用戶的區(qū)域選擇指令，獲取在濾波后腦 灌注圖像的中動(dòng)脈區(qū)的選定區(qū)域，輸出評(píng)估動(dòng)脈輸入函數(shù)的加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線;根據(jù)改進(jìn) 的Gamma函數(shù)分別對(duì)加權(quán)動(dòng)脈輸入曲線和濃度時(shí)間曲線進(jìn)行擬合，得到優(yōu)化的動(dòng)脈輸入曲 線和濃度時(shí)間曲線根據(jù)改進(jìn)的基于非參數(shù)模型