[发明专利]动态对比度增强核磁共振图像检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像信息处理技术领域，尤其涉及一种动态对比度增强核磁共振图像检测方法。

背景技术

图像配准是医学图像分析中的一种重要技术，它是获取医学图像中的更加准确信息的重要途径，在临床诊断和治疗有着重要意义。图像配准的目标是确定一个或多个待配准图像的相应位置到一幅参考图像中的对应位置的空间变换或映射，使得待配准图像和参考图像上的对应点达到空间上的一致。根据图像的成像模式，放射医学图像可以大体分为两大类：第一类是解剖结构图像（如电子计算机X射线断层扫描技术（CT）、核磁共振成像（MRI）等），第二类是功能图像（如单光子发射计算机断层成像术（SPECT），正电子发射断层成像术（PET）等）。一般而言，解剖图像因为分辨率高进而能够提供器官的解剖形态信息，然而器官的功能情况却无法反应；功能图像的缺点就是分辨率较差，但是它能够提供的器官功能信息，这些功能信息是医生对疾病进行早期诊断的依据。由于不同模态图像分别能够体现器官不同的信息,通过图像配准可以将多种模态的图像信息融合成一幅新的图像,从而为医生提供更丰富的信息,使得各种影像设备在信息表达上的优势得到互补。对于同一模态成像方式，同一个器官在不同的时刻、不同的视角的图像以及采用不同的传感器所采集拥有共同场景的图像，通过图像配准可以把多幅待配准图像配准到同一个坐标系下，从而便于医生直接比较，组合及分析感兴趣的区域。

核磁共振是一种非侵入性医疗检测仪器，它根据核磁共振成像原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，绘制成人体内的解剖组织和邻近器官的详细结构图像。核磁共振成像通过构建体现三维体内的解剖组织高分辨率、高对比度，多角度，多平面二维切片图像能更客观更具体地显示人体内的解剖组织及相邻关系，对病灶能更好地进行定位定性。对全身各系统疾病的诊断，尤其是早期肿瘤的诊断有很大的价值。与X放射图像相比，核磁共振图像可以构建人体更为精细内部结构，大大提高了医生的诊断和治疗的效率，可以避免一些不必要的剖胸或剖腹探查诊断的手术。

动态对比度增强核磁共振成像（DCE-MRI）技术广泛地应用于肿瘤灌注和毛细血管渗漏检查，该技术已经成为有价值的临床研究的生物标志物。对患者静脉注射合适的造影剂如Gd-DTPA后，在不同的时间点对体内重复成像，通过分析器官病灶像素级的灰度变化评估器官的功能变化。比如乳腺癌属血管依赖性疾病,Gd-DTPA注入后病灶的灰度强度明显增强，但是非病灶区域却无变化，通过分析同一个场景不同时间点的DCE-MRI图像便于医生分析病灶。

到目前为止，人们已经提出了基于空间变换和基于物理模型两个大类的方法。前者采用的图像的空间变换拟合图像的形变，后者通基于图像间的差异由物理变形引起这一假设，从而建立能够拟合这种形变的物理模型。

第一类基于空间变换的方法：

第一种方法是多项式函数法，该法能够模拟全局形变，不能调整局部形变，高多项式次数可能导致赝像。

第二种方法是样条法，该法基于可以在参考图像和待配准图像当中确定一组对应点即控制点，在变换中将待配准图像中的控制点映射到参考图像中的对应点。薄板样条是目前使用较多的一种样条配准法但其缺点是因为控制点对变换具有全局影响，导致难以模拟局部形变。B样条法函数由于其仅影响周围四个控制点，能够模拟自由形变，可以用来控制局部形变。

第三种是基函数法，使用一组基函数的线性组合来描述形变场，常用的有傅里叶基函数和小波基函数的线性组合。

第二类是物理模型法：

一种是弹性模型，原理是将源图像到目标图像的形变过程建模为一个类似于拉伸橡皮这样的弹性材料的物理过程。该过程由两种力即外力和内力来控制，外力是外界作用于弹性体的力，内力是抵消使弹性体从平衡形状变形的力，当内力和外力达到平衡时变形过程结束。在弹性模型中，因为压力导致变形能量随变形强度按比例增加，不能模拟高度的局部变形，但适用于组织变形较小的情形。