專利名稱：擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體講，涉及擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法。
背景技術(shù)：
阿爾茲海默癥(Alzheimer，s disease, AD)是老年癡呆癥中最普遍最重要的一種，也是嚴(yán)重影響老年 人健康的三大疾病之一。隨著目前我國(guó)乃至直接全球社會(huì)老齡化程度的加劇,此類疾病給社會(huì)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會(huì)負(fù)擔(dān)也隨之大大的加重。此類疾病依然還沒(méi)有能治愈的藥物或者其它方法，而且該疾病也是有著發(fā)病周期長(zhǎng)具有隱匿性，早期的診斷對(duì)于該疾病的早處理有著十分重要的意義。目前針對(duì)阿爾茲海默癥的診斷研究開(kāi)展較多，也有一定的研究進(jìn)展，但是依然缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也積極采用了多種方法進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種新的實(shí)用的人腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常的磁共振成像參數(shù)提取方法，通過(guò)一定的特征提取方法對(duì)組織的各向異性進(jìn)行分析，達(dá)到客觀評(píng)價(jià)病變程度的目的，為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法，包括如下步驟:通過(guò)受試者在磁共振掃描儀上采集組織沿多個(gè)方向的擴(kuò)散加權(quán)信號(hào)，擬合得到反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散分布概率密度函數(shù)特征的二階及四階張量，通過(guò)一定的張量分析得到由于組織結(jié)構(gòu)異常引起的水分子擴(kuò)散分布異常的病變特征，主要有擴(kuò)散系數(shù)和峭度系數(shù)兩個(gè)不同角度的參數(shù)。采集組織沿多個(gè)方向的擴(kuò)散加權(quán)信號(hào)進(jìn)一步細(xì)化為:1.1數(shù)據(jù)的采集在3.0T的磁共振掃面儀器上，采用單次激發(fā)平面回波(SE-EPI)序列進(jìn)行30個(gè)敏感梯度方向3個(gè)擴(kuò)散敏感因子b值(b=0，bl000和b2000s/mm2)的擴(kuò)散加權(quán)DWI信號(hào)采集。1.2數(shù)據(jù)的預(yù)處理首先采用FSL (the FMRIB Software Library)軟件的FDT對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行潤(rùn)流矯正和頭動(dòng)矯正操作，以及SUSAN對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的去噪處理，其次在張量擬合再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行非局部均值濾波操作。采用非局部的均值濾波(Non Local Means Filter)方法，對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)Xi處理如下式(5-1):
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法，其特征是，包括如下步驟:通過(guò)受試者在磁共振掃描儀上采集組織沿多個(gè)方向的擴(kuò)散加權(quán)信號(hào)，擬合得到反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散分布概率密度函數(shù)特征的二階及四階張量，通過(guò)一定的張量分析得到由于組織結(jié)構(gòu)異常引起的水分子擴(kuò)散分布異常的病變特征，主要有擴(kuò)散系數(shù)和峭度系數(shù)兩個(gè)不同角度的參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法，其特征是對(duì)應(yīng)張量矩陣的特征值和特征向量，采集組織沿多個(gè)方向的擴(kuò)散加權(quán)信號(hào)進(jìn)一步細(xì)化為: 1.1數(shù)據(jù)的采集 在3.0T的磁共振掃面儀器上，采用單次激發(fā)平面回波(SE-EPI)序列進(jìn)行30個(gè)敏感梯度方向3個(gè)擴(kuò)散敏感因子b值的擴(kuò)散加權(quán)DWI信號(hào)采集； 1.2數(shù)據(jù)的預(yù)處理 首先采用FSL (the FMRIB Software Library)軟件的FDT對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行渦流矯正和頭動(dòng)矯正操作，以及SUSAN對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的去噪處理，其次在張量擬合再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行非局部均值濾波操作； 采用非局部的均值濾波(Non Local Means Filter)方法,對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)Xi處理如下式(5-1):
3.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法，其特征是對(duì)應(yīng)張量矩陣的特征值和特征向量，張量的擬合方案: S(b)是添加了梯度磁場(chǎng)的信號(hào)強(qiáng)度，即水分子在某個(gè)方向上的擴(kuò)散情況，b值是擴(kuò)散磁敏感因子；s(0)是未加梯度磁場(chǎng)的信號(hào)強(qiáng)度，及水分子的背景擴(kuò)散情況$是梯度敏感方向的單位向量，D是對(duì)應(yīng)組織的擴(kuò)散張量，是一個(gè)3X3的二維矩陣；基于量化水分子真實(shí)擴(kuò)散分布偏離高斯擴(kuò)散分布程度的峭度的擴(kuò)散峭度成像(DKI，diffusion kurtosisimaging)有如下模型，如式(5-3)
4.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法，其特征是對(duì)應(yīng)張量矩陣的特征值和特征向量，特征提取方案: 張量的分解算法 首先是擴(kuò)散張量矩陣D的分解，依然采用對(duì)角化分解方法，如下式，
5.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法，其特征是對(duì)應(yīng)張量矩陣的特征值和特征向量，特征參數(shù)計(jì)算: 根據(jù)5.4.1的峭度張量特征分解結(jié)果給出峭度張量的提取特征， 平均峭度系數(shù) MK (mean kurtosis coefficient):MK = mean (Ai) 峭度各向異性 KA (kurtosis anisotropy):
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，為提出一種新的實(shí)用的人腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常的磁共振成像參數(shù)提取方法，通過(guò)一定的特征提取方法對(duì)組織的各向異性進(jìn)行分析，達(dá)到客觀評(píng)價(jià)病變程度的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，擴(kuò)散峭度張量成像的高階張量特征參數(shù)提取方法，包括如下步驟通過(guò)受試者在磁共振掃描儀上采集組織沿多個(gè)方向的擴(kuò)散加權(quán)信號(hào)，擬合得到反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散分布概率密度函數(shù)特征的二階及四階張量，通過(guò)一定的張量分析得到由于組織結(jié)構(gòu)異常引起的水分子擴(kuò)散分布異常的病變特征，主要有擴(kuò)散系數(shù)和峭度系數(shù)兩個(gè)不同角度的參數(shù)。本發(fā)明主要應(yīng)用于醫(yī)療器械設(shè)計(jì)制造。
文檔編號(hào)A61B5/055GK103142229SQ20131005688
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者趙欣, 陳元園, 倪紅艷, 丁皓, 張希, 明東 申請(qǐng)人:天津大學(xué)