磁共振成像的图像水脂分离方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种磁共振成像的图像水脂分离方法和系统，其方法包括：基于磁共振成像获得的多个不同回波时间下的原始图像，估计所述原始图像中每一个像素的场图值，获得所述每个像素的初始场图值，生成相应的场图；将所述场图进行分块处理，获得多个子块；基于所述每一个子块中初始场图值的分布曲线、利用局部增长方法估计所述每个像素的场图值最终解。通过本发明专利技术的方法和系统可找到适当数目的种子点，以局部增长的方法完成对每个像素的场图值两个解(即真实解fB,true和反转解fB,swap)的正确选取，实现水脂分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁共振成像中的水脂技术，特别是涉及一种磁共振成像的图像水脂分离方法和系统。
技术介绍
在常规的临床磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)中，脂肪通常呈现高信号，将会掩盖水激发所产生的信号，而一般认为组织中水激发所产生的信号包含了大部分的病理学信息，因此脂肪的高信号会使得某些病变无法被显示，甚至造成临床医生对病变的误判，因此脂肪信号的存在严重降低了MR信号的临床病理学研究价值。现在常用的方法是多回波Dixon(或其变种、扩展)水脂分离方法，它利用水和脂肪之间存在的频率化学位移特性，将水和脂肪信号从MR图像中分离出来。但是Dixon水脂分离算法在处理水脂含量差异较大的组织时，面临一个挑战：在这类组织中，Dixon算法估计的主磁场B0不均匀性，即场图值(单位Hz)fB具有两个解值，其中一个是正确值fB,true(通常叫真实解)，而另外一个是水脂分反的值fB,swap(通常叫反转解)，这两个解不能够在单个像素的基础上进行正确的区分，需用到其他一些额外的辅助信息。最早的Dixon方法假设静磁场B0均匀，分别采集水脂同向(相位差为0)和异向(相位差为π)两个时刻的图像，通过简单的加/减计算得到水和脂肪的分离图像。后来，出现了一种迭代水脂分离的方法(IterationDecompositionofwaterandfatwithEchoAsymmetryandLeast-squares,IDEAL)，IDEAL水脂分离方法最大的缺点是该方法利用迭代算法估计静磁场B0的不均匀性，将不可避免的会收敛到一个错误的场图值fB,swap，造成水脂分反的后果。为了克服这个缺点，不同的科研工作者提出了多种策略进行场图的估计，比如首先对图像进行采样，得到低分辨率的原始图像，然后利用IDEAL算法估计得到场图值，从中选出场图值与中值最接近的15个像素，再在这一组像素中选取与图像重心几何位置最接近的一个像素作为种子点，以此种子点作为其所对应的一簇高分辨率像素的初始值，利用局部增长算法和IDEAL算法对高分辨率图像中未估计像素进行场图值的估计；或者是求得每一个像素的phasor(即相位复矢量)，即b＝exp(i2πγfBΔt)，其中Δt为回波时间间隔，如前表述，由于fB存在两个解，因此b也是两个值btrue和bswap，然后选取信噪比高并表现为水脂比例接近的像素作为合理的种子点，然后利用局部增长算法对未估计像素正确的b值进行选取。此外还有一种使用多分辨率的IDEAL算法，首先将图像作为一个整体，估计其phasor，然后将图像分成多个具有交叠区域的子图像，利用前述phasor作为初始值，利用IDEAL算法对子图像进行场图phasor估计，以此类推，将子图像再次进行细分、估计phasor，直至得到满意的水脂分离结果。基于前述各种算法均存在其缺点，比如，只在低分辨率的场图图像上选取了一个像素作为种子点，这单个种子点对应于高分辨率图像中的一簇像素，如果原始MR图像中的组织是空间分离的，则以这一簇像素作为种子点是不可能增长到相分离组织之中的，即这些组织中的场图值不能够得到正确的估计；又如后两种方法中使用了不同的策略去完成水脂分离，但这两种方法只是得到了场图的phasor，而没有得到真正的场图值fB。基于上述现有技术的缺点，有待进一步地提高。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术的问题，提供一种磁共振成像的图像水脂分离方法和系统，通过本专利技术的方法和系统可找到适当数目的种子点，以局部增长的方法完成对每个像素的场图值两个解(即真实解fB,true和反转解fB,swap)的正确选取，实现水脂分离。本专利技术提供了一种磁共振成像的图像水脂分离方法，其包括：基于磁共振成像获得的原始图像，估计所述原始图像中每个像素的场图值，获得所述每个像素的初始场图值，生成相应的场图；将所述场图进行分块处理，获得多个子块，生成每一个子块中初始场图值的分布曲线；基于所述每一个子块中初始场图值的分布曲线，选择所述初始场图值的分布曲线为三段式结构对应的子块，作为种子块；取所述种子块内初始场图值的分布曲线中的中间段数值作为所述种子块内相应像素的场图值最终解，以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值、利用局部增长方法估计所述每个像素的场图值最终解；根据所述每个像素的场图值最终解，获得水的图像和脂肪的图像。在其中一个实施例中，所述以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值、利用局部增长方法估计所述每个像素的场图值最终解的过程包括低分辨率的增长步骤，该步骤为：将所述初始场图值的分布曲线为两段式结构的子块作为待估子块，以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值，对所述待估子块进行局部增长处理，估计获得所述待估子块内像素的场图值最终解。在其中一个实施例中，所述对所述待估子块进行局部增长处理、估计获得所述待估子块内像素的场图值最终解的步骤为：步骤a、从所述场图中与所述种子块相邻的子块中选择所述待估子块；步骤b、分别计算所述待估子块内初始场图值的分布曲线中两段数值与所述种子块内相应像素的场图值最终解之间的欧氏距离，选取所述欧氏距离相对较小的一段数值作为待估子块内相应像素的场图值最终解；步骤c、将所述待估子块和所述种子块进行合并，将合并后获得的子块作为所述步骤a中的种子块，重复执行步骤a至步骤c，直至对全部待估子块完成局部增长处理，获得相应像素的场图值最终解。在其中一个实施例中，所述以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值、利用局部增长方法估计所述每个像素的场图值最终解的过程还包括高分辨率的增长步骤，该步骤为：将所述种子块和待估子块中的像素作为初始起点，对所述原始图像中除所述初始起点之外的剩余像素进行局部增长处理，估计获得所述原始图像中剩余像素对应的场图值最终解。在其中一个实施例中，所述对所述原始图像中剩余像素进行局部增长处理、估计获得所述原始图像中剩余像素对应的场图值最终解的步骤包括：分别计算每个剩余像素的所述初始场图值和与该剩余像素相邻的所述初始起点的场图值最终解之间的欧氏距离，选取所述欧氏距离最小的对应的所述初始场图值作为所述原始图像中该剩余像素的场图值最终解。在其中一个实施例中，所述获得所述每个像素的初始场图值生成相应的场图的步骤包括：针对所述每个像素判断所述初始场图值的个数，当所述初始场图值为两个时，该像素的初始场图值包括第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁共振成像的图像水脂分离方法，其包括：基于磁共振成像获得的原始图像，估计所述原始图像中每个像素的场图值，获得所述每个像素的初始场图值，生成相应的场图；将所述场图进行分块处理，获得多个子块，生成每一个子块中初始场图值的分布曲线；基于所述每一个子块中初始场图值的分布曲线，选择所述初始场图值的分布曲线为三段式结构对应的子块，作为种子块；取所述种子块内初始场图值的分布曲线中的中间段数值作为所述种子块内相应像素的场图值最终解，以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值、利用局部增长方法估计所述每个像素的场图值最终解；根据所述每个像素的场图值最终解，获得水的图像和脂肪的图像。

【技术特征摘要】
1.一种磁共振成像的图像水脂分离方法，其包括：
基于磁共振成像获得的原始图像，估计所述原始图像中每个像素的场图值，
获得所述每个像素的初始场图值，生成相应的场图；
将所述场图进行分块处理，获得多个子块，生成每一个子块中初始场图值
的分布曲线；
基于所述每一个子块中初始场图值的分布曲线，选择所述初始场图值的分
布曲线为三段式结构对应的子块，作为种子块；
取所述种子块内初始场图值的分布曲线中的中间段数值作为所述种子块内
相应像素的场图值最终解，以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始
值、利用局部增长方法估计所述每个像素的场图值最终解；
根据所述每个像素的场图值最终解，获得水的图像和脂肪的图像。
2.根据权利要求1所述的磁共振成像的图像水脂分离方法，其特征在于，
所述以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值、利用局部增长方法
估计所述每个像素的场图值最终解的过程包括低分辨率的增长步骤，该步骤为：
将所述初始场图值的分布曲线为两段式结构的子块作为待估子块，以所述
种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值，对所述待估子块进行局部增长
处理，估计获得所述待估子块内像素的场图值最终解。
3.根据权利要求2所述的磁共振成像的图像水脂分离方法，其特征在于，
所述对所述待估子块进行局部增长处理、估计获得所述待估子块内像素的场图
值最终解的步骤为：
步骤a、从所述场图中与所述种子块相邻的子块中选择所述待估子块；
步骤b、分别计算所述待估子块内初始场图值的分布曲线中两段数值与所述
种子块内相应像素的场图值最终解之间的欧氏距离，选取所述欧氏距离相对较
小的一段数值作为待估子块内相应像素的场图值最终解；
步骤c、将所述待估子块和所述种子块合并构成所述步骤a中的种子块，重
复执行步骤a至步骤c，直至对全部待估子块完成局部增长处理，获得相应像素
的场图值最终解。
4.根据权利要求2所述的磁共振成像的图像水脂分离方法，其特征在于，
所述以所述种子块内每一个像素的场图值最终解为初始值、利用局部增长方法
估计所述每个像素的场图值最终解的过程还包括高分辨率的增长步骤，该步骤
为：
将所述种子块和待估子块中的像素作为初始起点，对所述原始图像中除所
述初始起点之外的剩余像素进行局部增长处理，估计获得所述原始图像中剩余
像素对应的场图值最终解。
5.根据权利要求4所述的磁共振成像的图像水脂分离方法，其特征在于，
所述对所述原始图像中剩余像素进行局部增长处理、估计获得所述原始图像中
剩余像素对应的场图值最终解的步骤包括：
分别计算每一个剩余像素的所述初始场图值和与该剩余像素相邻的所述初
始起点的场图值最终解之间的欧氏距离，选取所述欧氏距离最小的对应的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程传力，邹超，帖长军，刘新，郑海荣，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44