[发明专利]一种基于磁共振三维肾图的图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁共振图像处理方法，特别是关于一种基于磁共振三维肾图的图像处理方法。

背景技术

MRI(磁共振成像，Magnetic Resonance Imaging)动态增强扫描作为一种安全的肾脏功能评价方式，可用于肾脏的灌注和滤过功能评价，有重要的临床应用前景。在肾脏MR(磁共振)动态增强扫描时，磁共振对比剂顺序通过肾脏的皮质、髓质和集合系统，不同区域对比剂的信号强度相对于时间的变化情况可以反映该区域某些功能，将这种信号强度的变化绘制出来形成的时间-信号强度曲线称作MRR(Magnetic Resonance Renography)，也叫磁共振肾图。磁共振肾图，空间分辨率高，可清晰分辨肾脏皮质及髓质，而且检查过程对患者无放射性损害。如果能够分别或综合分析皮质和髓质的MRR曲线，在图像的信号强度和对比剂的浓度之间建立对应关系，那么便有可能得到肾小球滤过率等重要指标，进而建立一套定量分析系统，得到不同类型肾脏疾病所对应的指标参数，为肾脏疾病的诊断提供重要依据。

在采集MRR的肾脏动态增强扫描过程中，重复快速扫描病人的腹部，可以得到多时相数据并绘制磁共振肾图，总扫描时间可达2～4分钟。不同时间采集到的磁共振图像中，由于肾脏会随受检者的呼吸运动而发生一定程度的位移，所以在此基础上自动绘制的MRR，部分容积效应会很明显，从而影响MRR的准确性。要得到准确的MRR，需要对不同时相的动态增强图像进行配准。现在医院使用的多是MRI工作站上所附带的医学图像后处理软件，至今还尚未有工作站能够对肾灌注图像进行具有针对性的专门处理，尤其是对呼吸运动的矫正以及对肾实质的精确划分；这方面的成果即使在国外也只是停留在研究层面。由于无法对呼吸造成的图像移动进行矫正和对皮质髓质进行自动而高效的分割，从而使得肾图误差较大，难以提供有价值的临床信息，给后续的研究带来了困难。

目前医生只能通过对单张图像手动勾画的方法来获取感兴趣区域和进行数据分析，而采用LAVA(肝脏三维容积超快速多期动态增强成像技术，liver acquisitionwith volume acceleration)序列扫描的三维肾灌注图像数量庞大，国外研究表明，图像的配准和分割如果全部由研究者手动进行，处理一个病人的图像需要大约2～3小时，对临床应用来说，这种工作负担时间上不允许，强度也太大。因此，高效而准确的对呼吸造成的运动进行准确的识别矫正，以及对皮质髓质进行准确的分割，就成为了当前磁共振肾图研究中一个非常关键的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够较为准确地矫正肾脏由于呼吸导致的运动，并能对皮髓质进行准确的分割，从而获得合理的三维磁共振肾图，为肾脏疾病的诊断提供重要依据的基于磁共振三维肾图的图像处理方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于磁共振三维肾图的图像处理方法，其包括以下步骤：(1)从磁共振工作站上读取肾脏的磁共振三维扫描图像；(2)确定每个时相图像数和背景时相、皮髓质分界时相、全肾时相；(3)切除全肾时相图像中的相关血管和肾盂区域；(4)识别全肾轮廓；(5)匹配背景时相与皮髓质分界时相，并剪影；(6)分割肾脏的皮质和髓质；(7)匹配所有时相的图像。

其中步骤(4)中采用区域增长方法获取全肾轮廓的步骤如下：①用户在全肾时相内选择一个或者若干个落在肾区域内的种子点P1，P2，P3，…，Pn；②从所有的种子点内取出一个点Pi作为本次区域增长的起始点；③计算该种子点生长阈值T；④计算当前种子点26邻域内每点与工的灰度值之差，如果差小于当前种子点的生长阈值，就把该点合并到结果区域，并计为新的种子点；⑤重复步骤②、③、④的操作，直到结果区域不能增长为止。

采用线性计算方法判别种子点生长阈值T，令T=I*k，其中I为当前区域增长所得到结果区域灰度的平均值，k为用户设定的斜率。

其中步骤(5)中，所述匹配背景时相与皮髓质分界时相是以皮质区域作为模板，将传统的基于相关系数的二维相关匹配扩展到三维，所述三维相关系数计算公式如下：