一种针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像和评估方法及系统技术方案

本发明专利技术属于磁共振成像技术领域，本发明专利技术提供的磁共振T2定量成像和评估方法，包括构建髋关节软骨模体，自定义设置T2弛豫值；选出最优成像序列和最优扫描参数；基于最优成像序列和最优扫描参数，对比不同T2定量算法的精确度，得到最优T2定量拟合算法；对髋关节软骨进行分割，从而获得T2测量值分布和T2‑mapping伪彩图，以此作为磁共振T2定量成像技术临床可行性的参考依据。该方法能够为髋关节软骨的T2定量成像提供最优成像序列及最优扫描参数组合，同时对比了不同T2定量算法的精度，为髋关节软骨的T2定量成像提供最优的定量算法和精度指标，为DDH的临床诊断提供髋关节各部分软骨的T2定量精度的参考依据。

【技术实现步骤摘要】
一种针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像和评估方法及系统
本专利技术属于磁共振成像
，具体涉及一种针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像和评估方法及系统。
技术介绍
磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)全名是核磁共振成像技术(NuclearMagneticResonanceImaging，NMRI)，又称自旋成像技术(SpinImaging)，是利用人体组织中某种原子核的核磁共振现象，将所得射频信号经过电子计算机处理以重建出人体某一层面图像的诊断技术。磁共振成像技术能够反映组织T1、T2和质子密度的等多种特性，为疾病的检出和诊断提供信息。传统的核磁共振成像仅能够提供不同对比度的定性图像，如T1加权、T2加权、质子密度加权、弥散加权、磁敏感加权等，随着磁共振技术的发展，现有的磁共振成像还能够提供磁共振定量信息，对于疗效的评估、疾病的分级诊断等都有着更重要的意义。发育性髋关节脱位(DDH)是一种严重威胁儿童健康成长的常见髋关节疾病，早发现早治疗可显著降低该类疾病对人类健康和社会发展的危害。磁共振定量成像通过对软骨的T2值进行精准测量以提供与DDH早期病变相关的胶原纤维排布、蛋白多糖和水含量等生化指标的变化情况，进而实现DDH的早期诊断和治疗规划。但目前DDH的磁共振定量成像在临床应用过程中还存在以下问题：第一，DDH的磁共振定量成像的脉冲序列和序列参数的设置缺乏统一的临床扫描标准。图像的对比度与扫描图像所用的脉冲序列以及序列参数存在很大关系，不同设备上采集的图像或者不同医院相同设备上采集的图像在组织对比上往往存在比较明显的差异，这就影响了T2定量成像技术在临床诊断上的准确性。第二，现有的定量成像软件平台缺少精度指标。定量成像技术主要是根据T2驰豫时间判断组织病变情况，T2值测量的准确性将会影响定量成像技术的临床诊断效果，目前医院使用的磁共振扫描仪均配置生产厂家提供的后处理工作站，基本是针对全身各组织，并不提供对应位置的定量精度指标，不能为DDH的临床诊断提供精确的参考和依据。第三，目前还没有针对DDH的磁共振图像分割处理方法。髋关节软骨的精准分割是DDH精确检测和评估的首要前提，但由于髋臼软骨相对较薄，在磁共振图像中不易分辨，目前的髋关节软骨分割算法要么针对特定序列，要么对图像质量要求较高，要么需要保持髋关节的几何结构的稳定性，这些算法并不能完全适用于DDH的磁共振图像的精准分割。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有DDH的磁共振定量成像的脉冲序列和序列参数的设置缺乏统一的临床扫描标准、磁共振图像不能精准分割以及定量成像软件平台缺少精度指标的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供一种针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像方法，包括以下步骤：第一步，构建髋关节软骨模体，自定义设置符合髋关节软骨T2弛豫值；第二步，基于所述髋关节软骨模体，通过模拟仿真实验从常用的T2定量成像脉冲序列中选出与所述T2弛豫值误差最小的所述常用脉冲序列作为最优成像序列；第三步，对所述最优成像序列进行参数设置优化，得到最优扫描参数；第四步，基于所述最优成像序列和所述最优扫描参数，对比不同T2定量算法的精确度，得到最优T2定量拟合算法；第五步，采用所述最优成像序列、所述最优扫描参数和所述最优T2定量拟合算法获取被测对象的磁共振T2-mapping伪彩图的灰度图像，基于所述灰度图像对髋关节软骨进行分割，从而获得T2测量值分布和T2-mapping伪彩图，以此作为磁共振T2定量成像技术临床可行性的参考依据。优选地，该磁共振T2定量成像和评估方法，第一步中，基于Spin-Scenario软件库，将被测对象的髋关节软骨的T2值进行自定义设置，得到若干所述T2弛豫值的数据集。优选地，该磁共振T2定量成像和评估方法，第二步中，选出所述最优成像序列的步骤为：基于Spin-Scenario软件库对若干所述T2定量成像脉冲序列进行编写代码设计；基于经编写代码设计的所述T2定量成像脉冲序列，基于所述髋关节软骨模体，进行磁共振T2定量成像模拟仿真实验，获得所述髋关节软骨模体的一系列回波图像；对所述回波图像的逐个像素点进行T2定量拟合，得到所述髋关节软骨模体的T2计算值的数据集合；将所述T2计算值与所述T2弛豫值进行比较，误差最小的所述T2定量成像脉冲序列作为所述最优成像序列。优选地，该磁共振T2定量成像和评估方法，第三步中，根据控制单一变量原则，逐个对所述最优成像序列的参数单独分析，保持其它参数和拟合方法不变，将指数非线性拟合作为该阶段的T2定量拟合。进一步优选地，该磁共振T2定量成像和评估方法，对所述最优成像序列的参数设置优化，其先后顺序为回波图像个数优化、相邻回波图像的回波时间间隔优化、首幅图像回波时间优化、重复时间的优化。优选地，该磁共振T2定量成像和评估方法，对髋关节软骨进行分割的方法包括：将生成的原始磁共振定量成像进行预处理；基于所述磁共振T2-mapping伪彩图的灰度图像提取髋臼软骨、股骨头软骨之间的分界线；根据髋关节软骨的形态学特征排除非目标物体，并基于Hough变换提取股骨头的中心圆，结合提取的分界线划分出髋臼软骨和股骨头软骨的区域，并生成髋臼软骨和股骨头软骨的二值图像Mask和T2-mapping伪彩图。进一步优选地，该磁共振T2定量成像和评估方法，对所述原始磁共振定量成像进行预处理包括批量读取、DICOM文件格式转换、提取ROI区域、图像噪声处理和生成T2-mapping伪彩图。进一步优选地，该磁共振T2定量成像和评估方法，基于OTSU阈值分割算法划分出髋臼和股骨头两个区域，并通过自适应canny算子实现边缘检测，用于提取出髋臼软骨和股骨头软骨的分界线。本专利技术还提供一种能够提供上述磁共振T2定量成像和评估方法的磁共振T2定量评估系统。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像和评估方法，包括：构建髋关节软骨模体，自定义设置符合髋关节软骨T2弛豫值；第二步，基于髋关节软骨模体，通过模拟仿真实验从常用的T2定量成像脉冲序列中选出与T2弛豫值误差最小的T2定量成像脉冲序列作为最优成像序列；第三步，对最优成像序列进行参数设置优化，得到最优扫描参数；第四步，基于最优成像序列和最优扫描参数，对比不同T2定量算法的精确度，得到最优T2定量拟合算法；第五步，采用最优成像序列、最优扫描参数和最优T2定量拟合算法获取被测对象的磁共振T2-mapping伪彩图的灰度图像，基于灰度图像对髋关节软骨进行分割，从而获得T2测量值分布和T2-mapping伪彩图，以此作为磁共振T2定量成像技术临床可行性的参考依据。该针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像和评估方法，能够为髋关节软骨的T2定量成像提供最优成像序列以及基于该最优成像序列的最优扫描参数组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像和评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步，构建髋关节软骨模体，自定义设置符合髋关节软骨T2弛豫值；/n第二步，基于所述髋关节软骨模体，通过模拟仿真实验从常用的T2定量成像脉冲序列中选出与所述T2弛豫值误差最小的所述T2定量成像脉冲序列作为最优成像序列；/n第三步，对所述最优成像序列进行参数设置优化，得到最优扫描参数；/n第四步，基于所述最优成像序列和所述最优扫描参数，对比不同T2定量算法的精确度，得到最优T2定量拟合算法；/n第五步，采用所述最优成像序列、所述最优扫描参数和所述最优T2定量拟合算法获取被测对象的磁共振T2-mapping伪彩图的灰度图像，基于所述灰度图像对髋关节软骨进行分割，从而获得T2测量值分布和T2-mapping伪彩图，以此作为磁共振T2定量成像技术临床可行性的参考依据。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对髋关节脱位的磁共振T2定量成像和评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，构建髋关节软骨模体，自定义设置符合髋关节软骨T2弛豫值；
第二步，基于所述髋关节软骨模体，通过模拟仿真实验从常用的T2定量成像脉冲序列中选出与所述T2弛豫值误差最小的所述T2定量成像脉冲序列作为最优成像序列；
第三步，对所述最优成像序列进行参数设置优化，得到最优扫描参数；
第四步，基于所述最优成像序列和所述最优扫描参数，对比不同T2定量算法的精确度，得到最优T2定量拟合算法；
第五步，采用所述最优成像序列、所述最优扫描参数和所述最优T2定量拟合算法获取被测对象的磁共振T2-mapping伪彩图的灰度图像，基于所述灰度图像对髋关节软骨进行分割，从而获得T2测量值分布和T2-mapping伪彩图，以此作为磁共振T2定量成像技术临床可行性的参考依据。


2.根据权利要求1所述的磁共振T2定量成像和评估方法，其特征在于，第一步中，基于Spin-Scenario软件库，将被测对象的髋关节软骨的T2值进行自定义设置，得到若干所述T2弛豫值的数据集。


3.根据权利要求1或2所述的磁共振T2定量成像和评估方法，其特征在于，第二步中，选出所述最优成像序列的步骤为：
基于Spin-Scenario软件库对若干所述T2定量成像脉冲序列进行编写代码设计；
基于经编写代码设计的所述T2定量成像脉冲序列，基于所述髋关节软骨模体，进行磁共振T2定量成像模拟仿真实验，获得所述髋关节软骨模体的一系列回波图像；
对所述回波图像的逐个像素点进行T2定量拟合，得到所述髋关节软骨模体的T2计算值的数据集合；
将所述T2计算值与所述T2弛豫值进行比较，误差最小的所述T2定量...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷格格，周红艳，贾慧惠，吴继志，常严，冯洁，盛茂，杨晓冬，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32