[发明专利]一种基于多子空间建模的图像预选系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机辅助图像处理设备领域，特别涉及到利用多子空间 联合建模的方法进行图像预选的系统。

背景技术

阿茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)，俗称“老年痴呆”，是一种神 经退行性病变。据相关医学研究显示，介于正常衰老和痴呆之间存在一种 中间状态，叫做轻度认知障碍(Mild Cognitive Impairment，MCI)，是一种 认知障碍症候群。与年龄和教育程度匹配的正常老人相比，患者存在轻度 认知功能减退，但日常能力没有受到明显影响。在轻度认知障碍阶段进行 有效诊断，并进行针对性治疗来延缓病变，对提升患者及其家人的生活质 量有非常重要的意义。因此，在阿茨海默病发病前诊断出轻度认知障碍， 吸引了很多研究者的目光。

最近的研究显示，在病变转换到阿茨海默症之前，大脑在结构和功能 性上发生改变，这个特性可以被用来进行轻度认知障碍的识别。现在在医 学上人们普遍利用神经影像学的方法检查大脑的特异性影像学表现。在这 里我们使用对皮质下血管改变和特殊结构改变更加敏感的核磁共振成像技 术(Magnetic Resonance Imaging，MRI)来对大脑结构进行扫描，而核磁共 振成像有多种成像参数的特点，即有T1加权成像(T1)、T2加权成像(T2)、 磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、静息态功能磁共振 成像(resting-state functional MRI，rs-fMRI)等等。它们被用作临床上的对 大脑结构性和功能性的特点进行常规扫描。例如，T1加权成像可以检测大 脑组织类型信息，磁共振弥散张量成像可以检测神经系统中的宏观轴突组 织，静息态功能磁共振提供了当个体缺乏明确的任务时的区域性相互作用。 作为一种相关的新型技术，动脉自旋标记灌注成像(arterial spin labeling， ASL)被用作对脑灌流进行测量，并且不需要注射造影剂以及其他措施。最 近研究显示，动脉自旋标记可以实现对早期神经退行性病变实现有效预测。 而且在临床治疗中，多参量的核磁共振影像是比较容易同时得到的数据。

最近的研究结果显示了研究者们在结合多模态(参量)数据用以提升 诊断正确率方面做了很多工作，例如结合核磁共振，正电子扫描成像，脑 脊液图像等。然而在绝大多数的工作中，都是将各个模态独立地建立样本 间关联模型，这样就忽视了模态间存在的重要的相互关联信息。实际上， 将多模态的信息进行融合是一项有挑战性的工作，因为在不同模态中样本 间关系可能不同。

因此，目前亟需一种能够将多模态进行有效融合的系统，来对患者脑 部图像进行预选，以便辅助医生进行前期图像和患者筛选，减少医生的工 作量。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有方法的不足之处，提出一种系统，其能 够利用多模态的核磁共振影像数据对赝本间的关联信息提出一种更好的高 阶关联建模处理，来实现对轻度认知障碍影像的预选。

具体而言，本发明提供一种基于多子空间建模的图像预选系统，其特 征在于，所述图像预选系统包括：核磁共振影像采集设备、图像预处理装 置、特征提取装置、超图构建装置、图像预选装置，

核磁共振影像采集设备用于采集目标人群的大脑核磁共振影像，所述 影像包含轻度认知障碍个体的大脑核磁共振影像和正常个体的大脑核磁共 振影像的多参量数据；

所述图像预处理装置，对多参量的核磁共振图像的大脑感兴趣区域进 行划分；

所述特征提取装置根据划分后每个兴趣区的特性来提取所需要的特 征，并且对感兴趣区域中的特征进行定量计算，得到所需要的特征向量； 所述超图构建装置通过构建超图结构来建立样本之间的关系，在所述超图 中，通过K近邻连接来表示欧式空间，通过特征的稀疏表示来表示特征的 重构空间；

图像预选装置基于所构建的超图，利用相同规则将目标图像映射到所 述超图中进行图像预选。

优选地，所述成像数据包括T1加权成像、磁共振弥散张量成像、静息 态功能磁共振成像和磁共振动脉自旋标记灌注成像这四个参量的成像数 据。

优选地，所述特征提取装置对于每个个体的T1图像数据生成一个180 维的特征向量，对于每个个体的磁共振弥散张量成像、静息态功能磁共振 成像和磁共振动脉自旋标记灌注成像分别生成一个90维的特征向量。