【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学图像处理，具体为一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法。
技术介绍
1、目前运用于临床的磁共振脂肪抑制技术有：频率选择饱和法(fs)、短反转时间的反转恢复技术(stir)、频率选择反转脉冲脂肪抑脂技术(包括spir、spair技术)、选择性水或脂肪激发技术(包括proset、wats及spgr)、化学位移反相位成像技术(dixon)等。
2、fs利用脂肪和水分子中质子的进动频率的差别，给予与脂肪质子进动频率一致的预脉冲，使脂肪中的质子饱和来实现脂肪抑制的目的。其优点是选择性高，抑制的几乎全是脂肪组织信号，对其他组织的信号影响较小。但对场强及其磁场的均匀性要求高，故一般用于中高场机器。stir是一种幅度选择饱和技术,是基于人体组织不同的t1值进行成像的,其场强依赖性和场均匀性要求低，但图像信噪比差。频率选择反转脉冲脂肪抑脂技术可看作fs与stir技术的结合，spir技术缩短了扫描时间，但对场强和场均匀性要求较高，spair技术压脂更彻底，但延长了扫描时间。proset和wats技术利用脂肪与水的化学位移效应，在频率选择法的基础上同时具有空间选择性，选择性脂肪激发或者水激发。spgr技术通过施加扰相rf脉冲消除t2成分的干扰，因此反映t1较好。
3、dixon在1984年首次提出了水、脂分离的化学位移mri方法。dixon技术利用水和脂肪的共振频率的差别，一次可得到同相位图、反相位图、水图和脂肪图，对场强的要求有所降低，但易受运动伪影影响。但改良后的dixon技术(fted、id
4、但是目前的图割算法对于脂肪组织不是连续的情况，容易得到错误的水脂分离结果，在盆腔、颈椎等人体结构复杂区域尤为常见，因此，本专利技术提出一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，结合脂肪多峰模型和可变降维(还可以利用压缩感知、并行成像、半傅里叶采集技术等)，可以大大加速序列的扫描，抑制生理上和病人运动造成的运动伪影，降低扫描时间，给医生和患者带来更好的检查体验，是未来磁共振成像领域的发展方向。
2、本专利技术所解决的技术问题为：如何将医学采集图像中的脂肪分量和水分量分离开，避免大面积的水脂互换现象发生。
3、本专利技术可以通过以下技术方案实现：一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，该方法包括如下步骤：
4、步骤一、输入n个回波的原始图像，且n≥3，并采用不同的降采样因子得到降采样后的图像；
5、步骤二、构建3个初始场图，分别标记为场图fm1initial、fm2initial和场图fm3initial，其中场图fm1initial和场图fm2initial取各自前两个回波的图像域数据做共轭相减结果，场图fm3initial为在空白矩阵点上设置初始值a后的结果；
6、步骤三、针对上述三个初始场图各自进行降维并简化至二值化选取模型，随后基于图割的场图迭代，从而得到对应的场图fm1、fm2和fm3，并计算三个得到的场图的范围；
7、步骤四、对三个场图范围进行连续对比判断，并确定最终场图fm；
8、步骤五、将最终场图fm代入至不同时刻对应场的单个点q信号强度模型公式中，进而求解出水脂分离的图像。
9、本专利技术的进一步技术改进在于：在基于化学位移的序列扫描过程中，采集不同te时间(t1,t2,···,tn)的信号，对于tn时刻，单个点q的信号强度sq(tn)表示为：
10、
11、其中：fb,q(单位：hz)是由于静磁场不均匀引起的局部磁场偏移；ρw,q和ρf,q分别表示水和脂肪成分的幅值；
12、ff(单位：hz)表示脂肪相对于水的频率偏移，为已知参数；
13、且表示横向磁化矢量衰减的时间常数。
14、本专利技术的进一步技术改进在于：对初始场图进行降维简化的具体步骤包括：
15、(1)构建关于点q的误差函数式并进行最小化处理，得到水或脂肪幅值ρ以及局部磁场偏移f的最大似然估计：
16、
17、sq＝[sq(t1)···sq(tn)]
18、(2)用惩罚极大似然框架，计算完成场图的估计：
19、
20、其中，δq是点q的局部近邻，μ是平衡数据一致性和解的平滑性的正则化系数，wq,j是空间依赖权重，v(fb,q,fb,j)是场图粗糙度的惩罚项，且v(fb,q,fb,j)＝(fb,q,fb,j)2；
21、(3)利用可变投影来进行降维，通过将最小化得到非线性参数fb,q，其中，ψ(fb,q)是个n×2的矩阵，且n＝1,2,···n，+表示逆伪矩阵；
22、从而步骤(2)中的场图估计可以离散化表示为：
23、
24、(4)对离散范围进行限定，则每个点的场的可能性存在ω种，取其子集，使每个点的场图只有当前的场图值和将要改变的场图值两种可能性，则步骤(3)中的场图表达式可简化为：
25、
26、本专利技术的进一步技术改进在于：对简化的场图表达式使用图割算法，在局部极小点间进行两两迭代选择，确定使用当前场值或下一次场值，并在全局范围内找到最小值，从而确定出三个初始场图对应得到的场图fm1、fm2和fm3以及对应的场图范围range1、range2和range3。
27、本专利技术的进一步技术改进在于：确定最终场图的判断过程如下：
28、当range1≤range2且range1≤range3，则令最终的场图fm＝fm1，否则执行下一步判断；
29、当range2≤range1且range2≤range3，则令最终的场图fm＝fm2，否则执行下一步判断；
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【技术保护点】
1.一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，在基于化学位移的序列扫描过程中，采集不同TE时间(t1,t2,···,tn)的信号，对于tn时刻，单个点q的信号强度sq(tn)表示为：
3.根据权利要求2所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，对初始场图进行降维简化的具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，对简化的场图表达式使用图割算法，在局部极小点间进行两两迭代选择，确定使用当前场值或下一次场值，并在全局范围内找到最小值，从而确定出三个初始场图对应得到的场图fm1、fm2和fm3以及对应的场图范围range1、range2和range3。
5.根据权利要求1所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，确定所述最终场图的判断过程如下：
6.根据权利要求4所述的一种用于磁共振水
7.根据权利要求1所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，所述初始值A具体设置为150Hz。
...【技术特征摘要】
1.一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，在基于化学位移的序列扫描过程中，采集不同te时间(t1,t2,···,tn)的信号，对于tn时刻，单个点q的信号强度sq(tn)表示为：
3.根据权利要求2所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，对初始场图进行降维简化的具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种用于磁共振水脂分离技术消除大面积水脂互换的方法，其特征在于，对简化的场图表达式使用图割算法，在局部极小点间进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁克诚，刘庆云，罗鹏辉，王长亮，祁甫浪，周玉福，周建太，张华彬，王佳恩，张容，
申请(专利权)人：安徽福晴医疗装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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