基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法，包括如下步骤：(1)通过对水模或被试扫描得到的磁共振图像；(2)将步骤(1)扫描得到的磁共振图像传递到云平台上；(3)选取质量控制参数，选取磁共振图像中的感兴趣区域，在感兴趣区域内对质量控制参数进行计算，得到质量控制参数的计算结果。本发明专利技术可自动快速得到多中心的磁共振图像的质量控制结果，且质量控制结果更具客观性。本发明专利技术可检测多中心磁共振扫描仪随时间变化的稳定性，并且可以评估磁共振图像质量，为多中心研究结果的正确性打下基础。

An Automatic Quality Control Method for Multicenter Magnetic Resonance Images Based on Cloud Platform

【技术实现步骤摘要】
基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法
本专利技术涉及磁共振成像及图像处理领域，尤其涉及一种基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法。
技术介绍
当前，国际上的热点脑计划项目正不断推动跨地区、多中心联合的脑成像。多中心合作的磁共振研究可以扩大样本的多样性和规模，缩短采集周期。从科学性上讲，我们希望各中心之间的实验数据具有可比性，由地区差异和磁共振软硬件带来的差异越小越好。因此，多中心磁共振图像的质量控制对保障多中心研究结果的准确性和可靠性有重要意义。然而，各个中心扫描使用的磁共振扫描仪，所使用的磁共振序列等存在实际性差异，增加了传统单中心的磁共振图像质量控制推广到多中心的难度和不确定性。国内外的研究学者已花费大量精力展开对于磁共振图像质量控制的研究。当前，磁共振图像的质量控制大多是由专门的磁共振技师通过目视观察或手动地在水模数据上划定感兴趣区(RegionofInterest，ROI)粗略地计算少量参数，然后凭技师个人经验进行评估。这种质量控制的方式耗费了大量人力和时间，并且具有很强的主观性，对技师的要求很高，并不适合应用于多中心的磁共振图像质量控制中。因此，多中心的磁共振图像的质量控制急需一套统一标准的自动化流程。
技术实现思路
由于目前缺乏广泛接受的磁共振图像质量控制的标准和流程，本专利技术总结并参考了近10年来的磁共振图像质量控制方法，设计了基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法。可用于对水模磁共振图像进行详细分析，分析各个中心磁共振扫描仪随时间变化的稳定性，比较各个中心的差别，也可用于对被试磁共振图像进行详细分析，评估图像质量，为多中心研究结果的正确性打下基础。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法，包括如下步骤：(1)通过对水模或被试扫描得到的磁共振图像；(2)将步骤(1)扫描得到的磁共振图像传递到云平台上；(3)选取质量控制参数，选取磁共振图像中的感兴趣区域，在感兴趣区域内对质量控制参数进行计算，得到质量控制参数的计算结果。进一步的，选取的质量控制参数选自主磁场的不均匀性(B0inhomogeneous)、信噪比(Signal-to-NoiseRatio)、奈奎斯特伪影(NyquistGhostratio)、畸变(Distortion)、部分各向异性(FractionalAnisotropy，FA)、表观扩散系数(ApparentDiffusionCoefficient，ADC)、归一化相关系数(NormalizedCorrelation，NC)、主要扩散方向(PrincipalDirection，PD)的强偏差。进一步的，对于主磁场不均匀性的计算，使用场图进行主磁场不均匀性的计算，选取圆心为水模中心，半径为水模半径N％(70≤N≤90)的圆形的感兴趣区域(RegionofInterest，ROI)，利用公式(1)计算主磁场的不均匀性，其中，BOinhomo表示主磁场不均匀性，Max(ROI)表示感兴趣区域中的最大值，Min(ROI)表示感兴趣区域中的最小值，ΔTE表示扫描过程中使用的两个不同回波时间之间的差值，f表示中心频率；对于信噪比的计算，使用b0图进行信噪比的计算，通过将重复扫描的两幅b0图像进行像素级别的相减得到噪声图像，选取圆心为水模中心，半径为水模半径N％(70≤N≤90)的圆形作为感兴趣区域，使用公式(2)进行信噪比的计算，其中，SNR表示信噪比，Smean为信号图像感兴趣区域内信号强度的均值，σ为噪声图像感兴趣区域内的标准差；对于奈奎斯特伪影水平的计算，使用公式(3)计算奈奎斯特伪影，其中，Ghostratio表示奈奎斯特伪影水平，Mmiddle表示圆心为水模中心，半径为水模半径N％(70≤N≤90)的圆形感兴趣区域，Mtop，Mbottom表示相位编码方向的长度为水模直径N％(70≤N≤90)，宽度为水模直径K％(5≤K≤10)的矩形感兴趣区域，Mright，Mleft表示频率编码方向的长度为水模直径N％(70≤N≤90)，宽度为水模直径K％(5≤K≤10)的矩形感兴趣区域；对于畸变的计算，可使用公式(4)来计算畸变，其中，Distortion表示图像的拉伸/压缩程度，diaPE表示图像在相位编码方向的直径，diaFE表示图像在频率编码方向的直径；对于部分各向异性的计算，利用公式(5)计算部分各向异性，其中，FA表示部分各向异性，对弥散加权数据进行弥散张量成像模型的拟合，计算出张量矩阵，并对张量矩阵对角化求出张量矩阵的三个特征值D1，D2，D3，Davg表示D1，D2，D3三者的均值；可预先定义圆心在水模中心，半径为水模半径N％(70≤N≤90)的感兴趣区域，所求的部分各向异性为感兴趣区域内所有部分各向异性的均值；对于表观扩散系数的计算，使用公式(6)计算各扩散梯度方向的表观扩散系数；Sk＝S0exp(-bADCk)(6)其中，Sk表示第k个扩散梯度方向的弥散加权图像，S0表示无扩散梯度的图像，b表示扫描过程中的扩散加权因子，ADCk表示第k个方向的表观扩散系数；对于归一化相关系数的计算，使用公式(7)计算，其中，NC表示归一化相关系数的值，Ai为图像A的第i个像素值，Bi为图像B的第i个像素值，N是一幅图像中总的像素个数；对于主要扩散方向(PrincipalDirection，PD)的强偏差的计算，首先利用弥散张量成像(DiffusionTensorImaging，DTI)模型对弥散加权数据进行模型拟合，自动计算出全脑的主要扩散方向，并将其可视化，从而可以直观观测主要扩散方向在单位球表面的分布。本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是：(1)通过云平台，可以实现实时磁共振图像的质量控制，可快速得到结果，适用于多中心，大批量磁共振图像的质量控制。(2)使用多个确定参数进行磁共振图像质量控制，质量控制结果更全面，更具有客观性。(3)不需要专门的技师进行磁共振图像质量控制，节省了人力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见的是，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的特定实施例，其不是对本专利技术的保护范围的限制。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，当然还可以根据本专利技术的如下实施例及其附图获得一些其它的实施例和附图。图1为通过水模数据计算主磁场不均匀性时，使用的场图以及感兴趣区域；图2为通过水模数据计算信噪比时，使用的噪声图以及感兴趣区域；图3为通过水模数据计算奈奎斯特伪影时，使用的b0图像以及感兴趣区域；图4为通过水模数据计算的主磁场不均匀性随时间的变化曲线；图5为通过水模数据计算的信噪比随时间的变化曲线；图6为通过水模数据计算的奈奎斯特伪影随时间的变化曲线；图7为通过水模数据计算的畸变随时间的变化曲线；图8为通过水模数据计算的部分各向异性随时间的变化曲线；图9为通过水模数据计算得到的各个弥散方向的表观扩散系数组成的雷达图；图10为通过无头动被试数据计算得到的连续层面间的归一化相关系数曲线图；图11为通过有头动被试数据计算得到的连续层面间的归一化相关系数曲线图；图12为通过扫描床震动较小的Prisma机器扫描得到的被试数据计算得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过对水模或被试扫描得到的磁共振图像；(2)将步骤(1)扫描得到的磁共振图像传递到云平台上；(3)选取质量控制参数，选取磁共振图像中的感兴趣区域，在感兴趣区域内对质量控制参数进行计算，得到质量控制参数的计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)通过对水模或被试扫描得到的磁共振图像；(2)将步骤(1)扫描得到的磁共振图像传递到云平台上；(3)选取质量控制参数，选取磁共振图像中的感兴趣区域，在感兴趣区域内对质量控制参数进行计算，得到质量控制参数的计算结果。2.根据权利要求1所述的一种基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法，其特征在于，选取的质量控制参数选自主磁场的不均匀性(B0inhomogeneous)、信噪比(Signal-to-NoiseRatio)、奈奎斯特伪影(NyquistGhostratio)、畸变(Distortion)、部分各向异性(FractionalAnisotropy，FA)、表观扩散系数(ApparentDiffusionCoefficient，ADC)、归一化相关系数(NormalizedCorrelation，NC)、主要扩散方向(PrincipalDirection，PD)的强偏差。3.根据权利要求2所述的一种基于云平台的多中心磁共振图像自动质量控制方法，其特征在于，对于主磁场不均匀性的计算，使用场图进行主磁场不均匀性的计算，选取圆心为水模中心，半径为水模半径N％(70≤N≤90)的圆形的感兴趣区域(RegionofInterest，ROI)，利用公式(1)计算主磁场的不均匀性，其中，BOinhomo表示主磁场不均匀性，Max(ROI)表示感兴趣区域中的最大值，Min(ROI)表示感兴趣区域中的最小值，ΔTE表示扫描过程中使用的两个不同回波时间之间的差值，f表示中心频率；对于信噪比的计算，使用b0图进行信噪比的计算，通过将重复扫描的两幅b0图像进行像素级别的相减得到噪声图像，选取圆心为水模中心，半径为水模半径N％(70≤N≤90)的圆形作为感兴趣区域，使用公式(2)进行信噪比的计算，其中，SNR表示信噪比，Smean为信号图像感兴趣区域内信号强度的均值，σ为噪声图像感兴趣区域内的标准差；对于奈...

【专利技术属性】
技术研发人员：何宏建，李军，王金红，丁秋萍，
申请(专利权)人：浙江大学，上海市精神卫生中心上海市心理咨询培训中心，
类型：发明
国别省市：浙江,33