[发明专利]一种扩散磁共振成像运动伪影的消除方法

权利要求书

1.一种扩散磁共振成像运动伪影的消除方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)扩散磁共振成像图像采集：使用磁共振成像系统进行扩散磁共振成像扫描，设置扩散权重因子b，b值反映扩散感应强度的大小，由下式计算得到：

b=γ2G2δ2(Δ-δ3)---(1)]]>

其中，γ是旋磁比，G代表扩散梯度磁场强度，Δ代表水分子扩散时间，δ代表单个梯度磁场的持续时间；

采集多个b值的扩散加权图像，b值的个数不少于3，针对每个大于0的b值采集不少于15个梯度磁场方向的扩散加权图像；

2)扩散加权图像组织区域提取预处理：在计算两幅扩散加权图像的加权相关系数之前进行扩散加权图像的图像分割处理，将人体组织区域从扩散加权图像中提取出来；

3)参考扩散加权图像获取：针对单次采集b0图的情况，b0图的b值为0，将获取的b0图作为后续处理的参考图像，后续处理包括运动刚体变换、仿射变换以及b值大于0的扩散加权图像的运动伪影剔除；针对多次采集b0图的情况，首先通过加权相关系数对多个b0图像进行评价，通过设置阈值将运动伪影从多个b0图中剔除，对伪影剔除处理后的b0图的灰度值进行图像间的平均计算，从而获得平均b0图，该平均b0图作为后续处理的参考图像；

4)刚体变换：针对b值大于0的扩散加权图像，通过刚体变换的方法将b值大于0的扩散加权图像配准至步骤3)获得的参考b0图像上；

5)仿射变换：针对步骤4)刚体变换后的b值大于0的扩散加权图像，以参考b0图像为标准，通过仿射变换的方法对图像中的畸变进行校正；

6)扩散加权图像运动伪影剔除：经上述步骤处理的所有b值大于0的扩散加权图像，分别计算各个b值下不同梯度磁场方向上的扩散加权图像与参考图像的加权相关系数，在同一b值条件下，通过设置阈值的方法实现运动伪影的剔除。

2.根据权利要求1所述的一种扩散磁共振成像运动伪影的消除方法，其特征在于，还包括以下步骤：

7)图像平滑：使用高斯滤波器对剔除运动伪影后的b0图像及b值大于0的扩散加权图像进行图像平滑处理；

8)扩散磁共振成像模型选择及参量估计：选择扩散磁共振成像模型，按照下列步骤进行参量估计：

(a)扩散加权成像模型

DWI模型中磁共振回波信号强度与扩散权重因子b的关系式为：

S＝S₀e^-b·ADC                     (8)

其中，e表示自然指数函数，b＝γ²G²δ²(Δ-δ/3)，S为经扩散梯度磁场编码后的磁共振回波信号强度，S₀是未经扩散梯度磁场编码的磁共振回波信号强度，ADC为表观扩散系数，ADC可通过上述公式计算获得；

(b)扩散张量成像模型

DTI模型中磁共振回波信号强度与扩散权重因子b的关系式为：

S=S0e-bΣi=13Σj=13ninjDij---(9)]]>

其中，ni、n_j表示单位方向向量的元素，Di_j为扩散率张量D的元素，扩散率张量D为：

D=D11D12D13D21D22D23D31D32D33---(10)]]>

对扩散率张量D正交化：

D=[e1,e2,e3]·λ1000λ2000λ3·[e1,e2,e3]-1---(11)]]>

其中，e₁、e₂、e₃为特征向量，λ₁、λ₂、λ₃为特征值，MD＝(λ₁+λ₂+λ₃)/3；

各向异性参数：

FA=3[(λ1-MD)2+(λ2-MD)2+(λ3-MD)2]2(λ12+λ22+λ32)---(12)]]>

(c)扩散峰度成像模型

DKI模型中磁共振回波信号强度与扩散权重因子b的关系式为：

S=S0e-bΣi=13Σj=13ninjDij+16b2(ΣI=13Dii3)2Σi=13Σj=13Σk=13Σl=13ninjnknlWijkl---(13)]]>

其中，Wi_jkl为扩散峰度张量元素，针对方向向量n，其扩散峰度K(n)为：

K(n)=MD2D(n)2Σi=13Σj=13Σk=13Σl=13ninjnknlWijkl---(14)]]>

其中，D(n)为向量n方向上的扩散率；

平均扩散峰度：

MK=1NΣi=1NKi---(15)]]>

其中，K_i为第i个扩散梯度磁场方向上的扩散峰度，N为扩散梯度磁场方向总数。