一种心脏灌注磁共振图像的处理方法技术

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

Method for processing magnetic resonance image of heart perfusion

A method of processing a perfusion magnetic resonance image of the heart includes obtaining a magnetic resonance image I including a plurality of 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处理方法
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后处理方法。
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。计算机辅助量化分析方案有助于提高放射科医生基于四维心肌灌注磁共振图像对心肌缺血诊断的可靠性和效率。在研究计算机辅助量化分析方案中，时间序列图像的配准和左心室心肌相关的心内外膜分割是重要且具有挑战性的工作，其结果将直接影响左心室心肌部分信号强度随时间变化曲线的相关分析和可视化结果，进而影响心肌缺血诊断的准确性和效率。应用计算机辅助量化分析方案首先要解决的是由心脏运动、呼吸及病人位置移动在心肌灌注磁共振图像中产生的形变。目前已有手动、半自动的方法对心肌灌注磁共振图像进行形变校正。经过形变校正后，需要对心肌相关的心内外膜进行分割。在四维心肌灌注磁共振图像成像过程中，为了能够捕捉到造影剂首次流入心脏各个腔室的时刻，就要保证较高的时间采样率，代价则是图像的空间分辨率、信噪比和容积效应，另外心肌周围复杂的组织结构(如：肺、气管、胃等)，这些都增加了心肌相关的心内外膜分割的难度。其中，手动和需用户辅助的半自动检测方法比较繁复、效率低、并且存在较大的观察者之间和观察者自身的差异。
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心脏灌注磁共振图像的全自动化量化分析方法。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处理方法，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；从起始层开始，分别分割N层切片的磁共振图像在T个心跳周期内的心肌内膜，获得每一层切片对应的磁共振图像IMT的参考图像IMr；以每层切片的磁共振图像IMr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；以每层切片的磁共振图像的心肌内膜的分割结果为依据，完成相对应层心肌外膜的分割；计算左心室腔区域和心肌区域的平均灰度-时间曲线，并平滑处理；以心肌内膜所界定的血池区域的质心点和右心室边界的中心点连线为基线，按照牛眼图划分方法，将心肌分块。优选的，还包括在所述平均灰度-时间曲线上计算造影剂(药物)开始流入左心室的心跳周期(序号)，在所述平均灰度-时间曲线上计算造影剂(药物)完全流出左心室的心跳周期(序号)。优选的，所述心肌外膜分割包括下步骤：计算每层切片在T个心跳周期内的磁共振图像IMT的最大强度投影图IMIP(M)，以当前层图像已分割的心肌内膜所界定的血池区域质心为中心，将当前层参考图像IMr和最大投影图IMIP(M)分别转换为极坐标图像PMr和PMIP(M)；在极坐标图像PMr中，寻找右心室区域和禁区，在极坐标图像PMIP(M)中应用动态规划完成心肌外膜的分割，并将分割结果变换至直角坐标系中；优选的，所述右心室区域和禁区通过以下方式设定：对极坐标图像PMr进行模糊C均值聚类；若当前层为起始层，在最亮的类中，选取除血池区域外最大的区域为右心室区域；若当前层不是起始层，则在最亮的类中，选取与前一层右心室区域重叠最大的区域为当前层的右心室区域；将血池区域膨胀三个像素后的区域和最亮的类中除去血池和右心室外区域及其以下像素均设为禁区。优选的，所述聚类数目分别与当前层在进行心肌内膜分割中寻找血池区域时采用的聚类数目相同。优选的，按照牛眼图划分方法，所述心脏的心尖层与中间层及心底层处的心肌被划分为若干块。优选的，所述心脏的心尖层处的心肌被划分的块数小于中间层及心底层处的心肌被划分的块数。优选的，根据心肌的每一块计算平均灰度-时间曲线，平滑并基线校正，根据曲线计算峰值、达峰时间和最大上升梯度；绘制参数牛眼图。优选的，对配准后图像中心肌的每一个像素点计算灰度-时间曲线，平滑并基线校正，根据曲线计算峰值、达峰时间和最大上升梯度，在参考图像中用颜色图映射这些参数。优选的，将心肌平分成心肌内圈和心肌外圈，对心肌内圈和外圈分别分块。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相位图像、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，并采用动态规划技术实现左心室心肌相关的心外膜的分割，进而实现左心室心肌部分信号强度随时间变化曲线的可视化及全自动量化分析。【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前、配准后的图像；图4为在参考图像中进行分块后得到结果图；图5为左心室腔区域和心肌区域的平均灰度-时间曲线；图6为本专利技术实施例中心脏灌注磁共振图像的处理方法流程图。【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处理方法，其包括以下主要步骤：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；从起始层开始，分别分割N层切片的磁共振图像在T个心跳周期内的心肌内膜，获得每一层切片对应的磁共振图像IMT的参考图像IMr，其中M为大于或等于1，小于或等于N的整数；以每层切片的磁共振图像IMr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；以每层切片的磁共振图像的心肌内膜的分割结果为依据，完成相对应层心肌外膜的分割；计算左心室腔区域和心肌区域的平均灰度-时间曲线，并平滑处理；以心肌内膜所界定的血池区域的质心点和右心室边界的中心点连线为基线，将心肌分块。本专利技术主要关注心脏灌注磁共振图像的处理方法，即心脏灌注磁共振图像全自动量化分析方法，以下为主要步骤的具体说明。【分割心肌内膜】一种心脏灌注磁共振图像的心肌内膜的分割方法，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(当M＝1时)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；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)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处理方法，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处理方法，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；从起始层开始，分别分割N层切片的磁共振图像在T个心跳周期内的心肌内膜，获得每一层切片对应的磁共振图像IMT的参考图像IMr；以每层切片的磁共振图像IMT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；以每层切片的磁共振图像的心肌内膜的分割结果为依据，完成相对应层心肌外膜的分割；计算左心室腔区域和心肌区域的平均灰度-时间曲线，并平滑处理；以心肌内膜所界定的血池区域的质心点和右心室边界的中心点连线为基线，将心肌分块。2.根据权利要求1所述的心脏灌注磁共振图像的处理方法，其特征在于，还包括在所述平均灰度-时间曲线上计算造影剂开始流入左心室的心跳周期序号，在所述平均灰度-时间曲线上计算造影剂完全流出左心室的心跳周期序号。3.根据权利要求1所述的心脏灌注磁共振图像的处理方法，其特征在于，所述心肌外膜分割包括下步骤：计算每层切片在T个心跳周期内的磁共振图像IMT的最大强度投影图IMIP(M)，以当前层图像已分割的心肌内膜所界定的血池区域质心为中心，将当前层参考图像IMr和最大投影图IMIP(M)分别转换为极坐标图像PMr和PMIP(M)；在极坐标图像PMr中，寻找右心室区域和禁区，在极坐标图像PMIP(M)中应用动态规划完成心肌外膜的分割，并将分割结果变换至直角坐标系中。4.根据权利...

【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