磁共振彌散張量去噪方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了磁共振成像技術(shù)，特別是涉及一種磁共振彌散張量去噪方法和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging DTI)是在彌散加權(quán)成像（Diffusion Weighted Imaging DWI)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新的成像方法，其利用水分子的彌散各向異性 進(jìn)行成像，可無損的從微觀領(lǐng)域評(píng)價(jià)組織結(jié)構(gòu)的完整性，為疾病的預(yù)防、診斷及治療提供更 多的信息。但是，相比其他的磁共振成像技術(shù)，DTI需要較長(zhǎng)的掃描時(shí)間，且信噪比較低。
[0003] 為了提高彌散張量成像的信噪比，目前較為直接的方法是通過多次采樣取平均和 減小K空間采樣區(qū)域的方法。這些方法在實(shí)際中有一定的應(yīng)用，但會(huì)增加掃描時(shí)間和影響 空間分辨率。另一種常見的方法是在獲取K空間掃描數(shù)據(jù)后，首先重建出彌散加權(quán)圖像，然 后再運(yùn)用信號(hào)處理的方法對(duì)圖像進(jìn)行去噪，最后，通過去噪后的圖像計(jì)算彌散張量及各種 彌散參數(shù)。該方法應(yīng)用較廣，但圖像去噪過程中的系統(tǒng)誤差有可能會(huì)進(jìn)一步傳遞到后續(xù)的 張量計(jì)算中，進(jìn)而影響各種彌散參數(shù)圖像的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種磁共振彌散張量去噪方法和系 統(tǒng)，其可以避免圖像去噪的誤差對(duì)彌散張量估計(jì)的影響，可以更有效地抑制彌散張量中的 噪聲，提高彌散張量的估計(jì)精度。
[0005] 本發(fā)明提供了一種磁共振彌散張量去噪方法，其包括：
[0006] 圖像數(shù)據(jù)獲取步驟：獲取磁共振彌散加權(quán)圖像所對(duì)應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)；
[0007] 去噪步驟：基于磁共振彌散加權(quán)成像模型和采樣噪聲的高斯分布性質(zhì)，利用彌散 相對(duì)各向異性的稀疏性，采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)的方法由K空間數(shù)據(jù)獲得每一個(gè)空間位置 所對(duì)應(yīng)的去噪后的彌散張量矩陣；
[0008] 彌散參數(shù)計(jì)算步驟：基于所述去噪后的彌散張量矩陣，獲得彌散參數(shù)圖。
[0009] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述去噪步驟包括：
[0010] 基于磁共振彌散加權(quán)成像模型和采樣噪聲的高斯分布性質(zhì)，利用彌散相對(duì)各向異 性的稀疏性，采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)的方法，構(gòu)建去噪函數(shù)模型，所述函數(shù)模型參見如下述 公式（1):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種磁共振彌散張量去噪方法，其包括： 圖像數(shù)據(jù)獲取步驟；獲取磁共振彌散加權(quán)圖像所對(duì)應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)； 去噪步驟；基于磁共振彌散加權(quán)成像模型和采樣噪聲的高斯分布性質(zhì)，利用彌散相對(duì) 各向異性的稀疏性，采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)的方法由所述K空間數(shù)據(jù)獲得每一個(gè)空間位置 所對(duì)應(yīng)的去噪后的彌散張量矩陣； 彌散參數(shù)計(jì)算步驟；基于所述去噪后的彌散張量矩陣，獲得彌散參數(shù)圖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振彌散張量去噪方法，其特征在于，所述去噪步驟包括： 基于磁共振彌散加權(quán)成像模型和采樣噪聲的高斯分布性質(zhì)，利用彌散相對(duì)各向異性的 稀疏性，采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)的方法構(gòu)建去噪函數(shù)模型，所述去噪函數(shù)模型參見如下述 公式（1);
其中，6.表示彌散張量矩陣的估計(jì)值，RA表示彌散相對(duì)各向異性，即
Di (i = 1，…，6)分別為所述彌散張量矩 陣D中的元素
G( ?)是作用于彌散相對(duì)各向異性的稀疏約束函數(shù)，入 為相應(yīng)的正則化參數(shù)；dm為第m個(gè)彌散加權(quán)圖像所對(duì)應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)；F表示傅立葉編碼矩 陣；iy'*-表示第m個(gè)彌散加權(quán)圖像，其中，I。表示無彌散加權(quán)的參考圖像，巧，，為第m 個(gè)彌散加權(quán)圖像的相位，b是彌散加權(quán)因子，gm是第m個(gè)彌散加權(quán)圖像所對(duì)應(yīng)的彌散梯度向 Sni 一 (g 皿1，gym，Szm); 利用所述K空間數(shù)據(jù)，求解所述公式（1)，獲得每一個(gè)空間位置所對(duì)應(yīng)的去噪后的彌散 張量矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振彌散張量去噪方法，其特征在于，所述作用于彌散相 對(duì)各向異性的稀疏約束函數(shù)約束彌散相對(duì)各向異性的稀疏性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振彌散張量去噪方法，其特征在于，所述稀疏約束函數(shù) 利用Li范函來約束彌散相對(duì)各向異性在稀疏變換域內(nèi)的稀疏性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述作用于彌散相對(duì)各向異性的稀疏約 束函數(shù)G( ?)調(diào)用W下公式計(jì)算獲得： G(RA) = I l^(RA) I |i 其中，W為運(yùn)算符、表示稀疏變換，I I ? I |i表示LI范數(shù)。
6. -種磁共振彌散張量去噪系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 圖像數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取磁共振彌散加權(quán)圖像所對(duì)應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)； 去噪模塊，用于基于磁共振彌散加權(quán)成像模型和采樣噪聲的高斯分布性質(zhì)，利用彌散 相對(duì)各向異性的稀疏性，采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)的方法由所述K空間數(shù)據(jù)獲得每一個(gè)空間 位置所對(duì)應(yīng)的去噪后的彌散張量矩陣；及

彌散參數(shù)計(jì)算模塊，用于基于所述去噪后的彌散張量矩陣，獲得彌散參數(shù)圖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振彌散張量去噪系統(tǒng)，其特征在于，所述去噪模塊包括： 模型構(gòu)建單元，用于基于磁共振彌散加權(quán)成像模型和采樣噪聲的高斯分布性質(zhì)，利用 彌散相對(duì)各向異性的稀疏性，采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)的方法構(gòu)建去噪函數(shù)模型，所述去噪 函數(shù)模型參見如下述公式（1):
其中，6 .表示彌散張量矩陣的估計(jì)值，RA表示彌散相對(duì)各向異性，即
Di (i = 1，…，6)分別為所述彌散張量矩 陣D中的元素，
；G( ?)是作用于彌散相對(duì)各向異性的稀疏約束函數(shù)，入 為相應(yīng)的正則化參數(shù)；dm為第m個(gè)彌散加權(quán)圖像所對(duì)應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)；F表示傅立葉編碼矩 陣；表示第m個(gè)彌散加權(quán)圖像，其中，I康示無彌散加權(quán)的參考圖像，斯為第m 個(gè)彌散加權(quán)圖像的相位，b是彌散加權(quán)因子，gm是第m個(gè)彌散加權(quán)圖像所對(duì)應(yīng)的彌散梯度向 量gm=(肖》，肖卿，8,"/;和 矩陣求解單元，用于利用所述K空間數(shù)據(jù)，調(diào)用所述函數(shù)模型求解獲得每一個(gè)空間位 置所對(duì)應(yīng)的去噪后的彌散張量矩陣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振彌散張量去噪系統(tǒng)，其特征在于，所述作用于彌散相 對(duì)各向異性的稀疏約束函數(shù)約束彌散相對(duì)各向異性的稀疏性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振彌散張量去噪系統(tǒng)，其特征在于，所述稀疏約束函數(shù) 利用L1范函來約束彌散相對(duì)各向異性在稀疏變換域內(nèi)的稀疏性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁共振彌散張量去噪系統(tǒng)，其特征在于，所述作用于彌散相 對(duì)各向異性的稀疏約束函數(shù)G( ?)調(diào)用W下公式計(jì)算獲得： G (RA) = I I W (RA) I 11 其中，W為運(yùn)算符、表示稀疏變換，I I ? I |i表示L1范數(shù)。

【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁共振彌散張量去噪方法和系統(tǒng)，其方法基于磁共振彌散加權(quán)成像模型和采樣噪聲的高斯分布性質(zhì)，利用彌散相對(duì)各向異性的稀疏性，采用最大后驗(yàn)概率估計(jì)的方法直接由K空間數(shù)據(jù)獲得每一個(gè)空間位置所對(duì)應(yīng)的去噪后的彌散張量矩陣。本發(fā)明可以避免圖像去噪的誤差對(duì)彌散張量估計(jì)的影響，可以更有效地抑制彌散張量中的噪聲，提高彌散張量的估計(jì)精度。
【IPC分類】A61B5-055, G06T5-00
【公開號(hào)】CN104599245
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410816887
【發(fā)明人】彭璽, 梁棟, 劉新, 鄭海榮
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日