一种心脏灌注磁共振图像的配准方法技术

一种心脏灌注磁共振图像的配准方法，包括：获取包含左心室心肌的若干层切片的磁共振图像I

A magnetic resonance image registration method for cardiac perfusion

A method for registering a perfusion magnetic resonance image of the heart includes obtaining a magnetic resonance image I of several slices of the left ventricular myocardium

【技术实现步骤摘要】
一种心脏灌注磁共振图像的配准方法
本专利技术涉及医学图像领域，尤其是涉及心脏灌注磁共振图像的配准。
技术介绍
近年来，心血管疾病的发病率和死亡率正逐年增加。全世界每年几千万人死于心血管疾病。心肌缺血是引发心血管疾病发病和死亡的最重要原因。心脏灌注磁共振成像被认为是检查缺血性心脏病的首选无创型检查方法。根据心脏灌注磁共振图像的基本原理，放射科医生可以通过直接观察左心室心肌部分的信号强度随时间的变化情况进行心肌缺血的临床诊断。但是，在图像获取过程中，心脏运动、呼吸及病人位置移动在心脏灌注磁共振图像中产生的形变和运动伪影、快速时间采样、及相对较低的图像对比度，限制了直接进行视觉诊断的可靠性和效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种全自动化的心脏灌注磁共振图像的配准方法。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是：一种心脏灌注磁共振图像的配准方法，其包括以下步骤：获取包含左心室心肌的若干层切片的磁共振图像INT，其中N表示在同一心跳周期中切片所在层的序号，T表示不同心跳周期的序号，N、T均为大于或等于1的整数；选定起始层切片在T个心跳周期内的磁共振图像I1T，分割磁共振图像I1T中的心肌内膜，确定第r个心跳周期所对应的磁共振图像为参考图像I1r以及感兴趣区域ROI1；分别选定第二层至第N层切片在T个心跳周期内的磁共振图像IMT，设定当前层切片在T个心跳周期内的磁共振图像为IMT，以前一层切片在T个心跳周期内的磁共振图像中选择出的参考图像I(M-1)r的心跳周期的序号r，感兴趣区域ROIM-1为参考依据，分割第M层切片磁共振图像IMT中的心肌内膜，获得第M层切片IMT磁共振图像中的参考图像IMr；以每层切片的磁共振图像中的参考图像IMr为基准，完成本层切片在T个心跳周期内的磁共振图像的配准。优选的，所述起始层切片位于左心室中间层以下，如心底层。优选的，所述分割起始层切片在不同心跳周期的磁共振图像I1T中的心肌内膜，包括以下步骤：a)从心跳周期总数的1/4处开始到2/3处结束，以每间隔2个心跳周期所对应的磁共振图像I1T被选定为候选图像，并以候选图像中心确定初始感兴趣区域ROI1’，在初始感兴趣区域ROI1’中做模糊C均值聚类，聚类数目为2；b)在每一个候选图像对应的初始感兴趣区域ROI1’的聚类二值图中选取圆度最大的区域，此区域被定义为候选图像的心肌内膜所界定的血池区域；c)根据所有血池区域的质心点位置、平均灰度和圆度，选择出起始层切片的磁共振图像的血池区域；d)对血池区域求凸包并平滑，其中心点和长轴可用于设置最终的感兴趣区域ROI1的位置和大小。优选的，所述分割第二层至第N层切片的在T个心跳周期的磁共振图像IiT中的心肌内膜，包括以下步骤：a)从获取第M层切片的磁共振图像所需的心跳周期总数的1/4处开始到第M-1层切片磁共振图像中的参考图像对应的心跳周期序数加3处结束，每间隔2个心跳周期所对应的磁共振图像被选定为第M层切片的候选图像，第M层切片的候选图像分别以第M-1层切片所对应的参考图像的心肌内膜所界定的血池的中心和长轴加若干个像素作为第M层切片所对应的候选图像的心肌内膜所界定的血池的初始感兴趣区域ROIM’的中心和边长，在初始感兴趣区域中做模糊C均值聚类，聚类数目为2；b)在每一个第M层切片的候选图像的聚类二值图中选取与第M-1层切片的血池重合度最大、且长轴小于第M-1层切片的参考图像的血池长轴的1.1倍的区域被定义为相对应的候选图像的血池区域；如果没找到相对应的候选图像的血池，聚类数目加1，继续做模糊C均值聚类，直到出现合适的候选图像的血池区域；c)根据所有第M层切片的候选图像的血池区域的质心点位置、平均灰度和圆度选择出第M层切片的候选图像的血池区域，且该候选图像为第M层切片的参考图像IMr。d)对第M层切片的候选图像血池区域求凸包并平滑，其中心点和长轴可用于设置最终感兴趣区域的位置和大小，具体为以血池区域质心为中心点，血池长轴加上2*心肌厚度(20mm)为感兴趣区域的边长。优选的，每层切片的磁共振图像的配准包括以本层中的参考图像IMr为基准，采用刚体配准或非刚体配准。优选的，所述刚体配准包括：从第M层切片的参考图像IMr向两端各心跳周期的磁共振图像配准。优选的，将第M层切片第t个心跳周期的磁共振图像IMt进行形变，使得形变图像与参考图像IMr及第t-1个(前一个)或t+1个(后一个)心跳周期磁共振图像配准后的图像IM(t-1)的相似度之和达到最大；优选的，刚体配准分两步进行形变，针对第t个心跳周期的磁共振图像IMt，第一步为大尺度形变，第二步为小尺度形变。优选的，包括判断第M层切片的磁共振图像IMt经过刚体配准后得到的磁共振图像IMt’是否需要非刚体配准。优选的，经过刚体配准后获得的磁共振图像IMt’与参考图像INr的相似度变量s_ref，与其前一相位或后一相位的磁共振图像IM(t-1)、IM(t+1)的相似度变量s_pre，若两相似度变量s_ref、s_pre的一阶导的平均值＞0.03，则该经过刚体配准后得到的磁共振图像IMt’还需要进行非刚体配准。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术专利可自动确定参考图像、感兴趣区域和左心室心肌相关的心内膜，结合采用刚体和非刚体配准方法实现四维心肌灌注磁共振图像在时序上的全局和局部配准。【附图说明】图1为本专利技术实施例中获取若干层切片在若干个心跳周期内的心脏磁共振图像的示意图；图2为本专利技术实施例中心脏灌注磁共振图像分割过程所对应图像；图3为本专利技术实施例中心脏灌注磁共振图像的配准方法流程图；图4为本专利技术实施例中心脏灌注磁共振图像的配准前、配准后的图像。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。一种心脏灌注磁共振图像的配准方法，其包括以下步骤：获取包含左心室心肌的若干层切片的磁共振图像INT，其中N表示在同一心跳周期中切片所在层的序号(数)，T表示不同心跳周期的序号(数)，N、T均为大于或等于1的整数；对N层切片中的每一相应的层(M层)的切片的磁共振图像IMT进行以下处理：选定起始层(M＝1)切片在T个心跳周期内的磁共振图像I1T，分割磁共振图像I1T中的心肌内膜，确定磁共振图像I1T中的第r个心跳周期所对应的磁共振图像为参考图像I1r以及感兴趣区域ROI1；其中，r为小于T的整数；分别选定第二层至第N层切片在T个心跳周期内的磁共振图像IMT，设定第M层(当前层)切片在T个心跳周期内的磁共振图像为IMT，以第M-1层(其前一层)切片在T个心跳周期内的磁共振图像中选择出的参考图像I(M-1)r的心跳周期的序号r，感兴趣区域ROIM-1为参考依据，分割第M层切片磁共振图像IMT中的心肌内膜，获得第M层切片IMT磁共振图像中的参考图像IMr；其中，M为大于1且小于等于N的整数；以每层切片的磁共振图像中的参考图像为基准，完成本层切片在T个心跳周期内的磁共振图像的配准。其中，所述磁共振图像INT可通过以下方式获得，首先，向被扫描对象注射示踪剂(或其他药物)，在对比剂到达心脏之前、之中、之后的时间，用磁共振成像设备获得心脏不同部位的切片(slice)的磁共振图像。本实施例中，沿心脏的长轴方向(大致为上下方向)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种心脏灌注磁共振图像的配准方法，其特征在于包括以下步骤：获取包含左心室心肌的若干层切片的磁共振图像I

【技术特征摘要】
1.一种心脏灌注磁共振图像的配准方法，其特征在于包括以下步骤：获取包含左心室心肌的若干层切片的磁共振图像INT，其中N表示在同一心跳周期中切片所在层的序号，T表示不同心跳周期的序号，N、T均为大于或等于1的整数；选定起始层切片在T个心跳周期内的磁共振图像I1T，分割磁共振图像I1T中的心肌内膜，确定磁共振图像I1T中第r个心跳周期所对应的磁共振图像为参考图像I1r以及感兴趣区域ROI1；分别选定第二层至第N层切片在T个心跳周期内的磁共振图像IMT，设定当前层切片在T个心跳周期内的磁共振图像为IMT，以前一层切片在T个心跳周期内的磁共振图像中选择出的参考图像I(M-1)r的心跳周期的序号r，感兴趣区域ROIM-1为参考依据，分割第M层切片磁共振图像IMT中的心肌内膜，获得第M层切片IMT磁共振图像中的参考图像IMr；以每层切片的磁共振图像中的参考图像为基准，完成本层切片在T个心跳周期内的磁共振图像的配准。2.根据权利要求1所述的心脏灌注磁共振图像的配准方法，其特征在于，所述起始层切片位于左心室中间层以下。3.根据权利要求1所述的心脏灌注磁共振图像的配准方法，其特征在于，所述分割起始层切片在不同心跳周期的磁共振图像I1T中的心肌内膜，包括以下步骤：a)从心跳周期总数的1/4处开始到2/3处结束，以每间隔2个心跳周期所对应的磁共振图像I1T被选定为候选图像，并以候选图像中心确定初始感兴趣区域ROI1’，在初始感兴趣区域ROI1’中做模糊C均值聚类；b)在每一个候选图像对应的初始感兴趣区域ROI1’的聚类二值图中选取圆度最大的区域，此区域被定义为候选图像的心肌内膜所界定的血池区域；c)根据所有血池区域的质心点位置、平均灰度和圆度，选择出起始层切片的磁共振图像的血池区域；d)对血池区域求凸包并平滑，其中心点和长轴可用于设置最终的感兴趣区域ROI1的位置和大小。4.根据权利要求1所述的心脏灌注磁共振图像的配准方法，其特征在于，所述分割第二层至第N层切片的在T个心跳周期的磁共振图像IMT中的心肌内膜，包括以下步骤：a)从获取第M层切片的磁共振图像所需的心跳周期总数的1/4处开始到第M-1层切片磁共振图像中的参考图像对应的心跳周期序数加3处结束，每间隔2个心跳周期所对应的磁共振图像被选定为第M层切片的候选图像，第M层切片的候选图像分别以第M-1层切片所对应的参考图像的心肌内膜所界定的血池的中心和长轴加若干个像素作为第M层切片所对应的候...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜娈，凌姗，李强，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31