磁共振彌散張量成像的參數(shù)誤差估計方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁共振彌散張量成像的參數(shù)誤差估計方法和裝置，其中，所述方法包括：通過磁共振掃描，采集彌散加權圖；根據(jù)彌散加權圖分別估計彌散加權圖中每個像素點的彌散張量；根據(jù)所述彌散張量分別計算各向異性系數(shù)和平均彌散系數(shù)；計算所述彌散加權圖的誤差圖；根據(jù)所述彌散張量和所述彌散加權圖的誤差圖計算彌散張量的誤差；將彌散張量的誤差、各向異性系數(shù)和平均彌散系數(shù)代入預先建立的參數(shù)誤差計算模型中計算得出平均彌散系數(shù)誤差和各向異性系數(shù)誤差。上述方法和裝置可以直觀的表示出磁共振彌散成像參數(shù)圖中的誤差分布情況，從而便于對彌散張量成像的圖像質量評估。
【專利說明】磁共振彌散張量成像的參數(shù)誤差估計方法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及磁共振成像【技術領域】，特別是涉及一種磁共振彌散張量成像的參數(shù)誤 差估計方法和裝置。

【背景技術】
[0002] 磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI)是磁共振成像的一種特 殊形式，其利用組織中水分子的自由熱運動各項異性的原理，來探測組織的微觀結構。作為 一種新型的無創(chuàng)檢測技術，DTI可用于神經(jīng)系統(tǒng)，肌肉等組織器官的成像，為多發(fā)硬化，彌散 性腦損傷，肝腫瘤，心肌梗死等重大疾病的早期診斷提供重要的影像學資料。
[0003] 彌散張量成像過程如下：首先用磁共振采集一組數(shù)據(jù)，包括一幅T2加權圖像（一 般稱為b0圖像）和在N個不同方向施加彌散梯度獲得的彌散加權圖像（DWI)，二者幅值滿 足單指數(shù)模型，其中，S。為b0圖像，S為DWI，b為彌散加權因子，g為彌散 梯度方向，D是彌散張量，為3 X 3對稱矩陣，含6個未知數(shù)；然后，用最小二乘法擬合彌散張 量，因彌散張量共有6個未知數(shù)，因此彌散加權圖像個數(shù)N最少為6個；最后，利用彌散張量 計算出彌散相關參數(shù)，如各向異性系數(shù)（FA)、平均彌散系數(shù)（MD)等，用于研究和診斷中，F(xiàn)A 和MD的計算公式為：
[0004] MD = ( λ !+ λ 2+ λ 3) /3
[0005]

【權利要求】
1. 一種磁共振彌散張量成像的參數(shù)誤差估計方法，所述方法包括： 通過磁共振掃描，采集彌散加權圖； 根據(jù)彌散加權圖分別估計彌散加權圖中每個像素點的彌散張量； 根據(jù)所述彌散張量分別計算各向異性系數(shù)和平均彌散系數(shù)； 計算所述彌散加權圖的誤差圖； 根據(jù)所述彌散張量和所述彌散加權圖的誤差圖計算彌散張量的誤差； 將彌散張量的誤差、各向異性系數(shù)和平均彌散系數(shù)代入預先建立的參數(shù)誤差計算模型 中計算得出平均彌散系數(shù)誤差和各向異性系數(shù)誤差。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)彌散加權圖分別估計彌散加權 圖中每個像素點的彌散張量的步驟，包括： 獲取彌散加權圖中的彌散加權因子和彌散梯度方向； 根據(jù)所述彌散加權因子和彌散梯度方向用最小二乘法分別估計彌散加權圖中每一像 素點的彌散張量。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算彌散加權圖的誤差圖的步驟，包 括： 獲取彌散加權圖中的信噪比； 根據(jù)所述信噪比仿真出多幅噪聲圖，將所述噪聲圖的幅值作為所述彌散加權圖的誤差 圖。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：建立參數(shù)誤差計算模型 的步驟，具體包括： 將平均彌散系數(shù)的計算公式中包含的彌散參數(shù)轉換為彌散張量矩陣的跡，得到第一計 算公式； 將第一計算公式代入各向異性系數(shù)計算公式，將各向異性系數(shù)計算公式中包含的彌散 參數(shù)分別轉換為彌散張量矩陣的跡和彌散張量矩陣轉置與彌散張量矩陣乘積的跡，得到第 二計算公式； 根據(jù)誤差傳遞公式、第一計算公式和第二計算公式推導出由彌散張量矩陣表示的參數(shù) 誤差計算模型，所述參數(shù)誤差計算模型中包含平均彌散系數(shù)誤差計算公式和各向異性系數(shù) 誤差計算公式。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述平均彌散系數(shù)誤差計算公式為：
SMD為平均彌散系數(shù)誤差，SDk為彌散張量的誤差；各向異性系數(shù) 誤差計算公式為：
S FA為各向 異性系數(shù)誤差，F(xiàn)A為各向異性系數(shù)，tra(D)為彌散張量矩陣的跡，tra(DTD)為彌散張量矩 陣轉置和彌散張量矩陣乘積的跡，S Dk為彌散張量的誤差，Dk為彌散張量矩陣。
6. -種磁共振彌散張量成像的參數(shù)估計裝置，其特征在于，所述裝置包括： 圖像采集模塊，用于通過磁共振掃描，采集彌散加權圖； 張量估計模塊，用于根據(jù)彌散加權圖分別估計彌散加權圖中每個像素點的彌散張量； 系數(shù)計算模塊，用于根據(jù)所述彌散張量分別計算各向異性系數(shù)和平均彌散系數(shù)； 誤差圖計算模塊，用于計算所述彌散加權圖的誤差圖； 第一誤差計算模塊，用于根據(jù)所述彌散張量和所述彌散加權圖的誤差圖計算彌散張量 的誤差； 第二誤差計算模塊，用于將彌散張量的誤差、各向異性系數(shù)和平均彌散系數(shù)代入預先 建立的參數(shù)誤差計算模型中計算得出平均彌散系數(shù)誤差和各向異性系數(shù)誤差。
7. 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述張量估計模塊包括： 參數(shù)獲取模塊，用于獲取彌散加權圖中的彌散加權因子和彌散梯度方向； 彌散張量估計模塊，用于根據(jù)所述彌散加權因子和彌散梯度方向用最小二乘法分別估 計彌散加權圖中每一像素點的彌散張量。
8. 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述誤差圖計算模塊包括： 信噪比獲取模塊，用于獲取彌散加權圖中的信噪比； 誤差圖獲取模塊，用于根據(jù)所述信噪比仿真出多幅噪聲圖，將所述噪聲圖的幅值作為 所述彌散加權圖的誤差圖。
9. 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：計算模型建立模塊，用 于建立參數(shù)誤差計算模型；所述計算模型建立模塊包括： 第一計算公式轉換模塊，用于將平均彌散系數(shù)的計算公式中包含的彌散參數(shù)轉換為彌 散張量矩陣的跡，得到第一計算公式； 第二計算公式轉換模塊，用于將第一計算公式代入各向異性系數(shù)計算公式，將各向異 性系數(shù)計算公式中包含的彌散參數(shù)分別轉換為彌散張量矩陣的跡和彌散張量矩陣轉置與 彌散張量矩陣乘積的跡，得到第二計算公式； 計算模型推導模塊，用于根據(jù)誤差傳遞公式、第一計算公式和第二計算公式推導出由 彌散張量矩陣表示的參數(shù)誤差計算模型，所述參數(shù)誤差計算模型中包含平均彌散系數(shù)誤差 計算公式和各向異性系數(shù)誤差計算公式。
10. 相據(jù)叔刺要龍9所述的裝置，其特征在于，所述平均彌散系數(shù)誤差計算公式為：
SMD為平均彌散系數(shù)誤差，SDk為彌散張量的誤差；各向異性系數(shù) 誤差計算公式為：
S FA為各向 異性系數(shù)誤差，F(xiàn)A為各向異性系數(shù)，tra(D)為彌散張量矩陣的跡，tra(DTD)為彌散張量矩 陣轉置和彌散張量矩陣乘積的跡，S Dk為彌散張量的誤差，Dk為彌散張量矩陣。
【文檔編號】A61B5/055GK104282021SQ201410510744
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權日:2014年9月28日
【發(fā)明者】梁棟, 朱燕杰, 彭璽, 劉新, 鄭海榮 申請人:深圳先進技術研究院