一种用于多核素磁共振多尺度图像配准方法与流程

1.本发明涉及医学图像处理技术领域，特别是指一种用于多核素磁共振多尺度图像配准方法。


背景技术：

2.磁共振成像(mri)具有优异的软组织分辨力、多参数成像能力、3d重建任意方位和功能成像等优势，在疾病的早期诊断及疗效监测中发挥着巨大作用。mri可为疾病的诊断提供丰富的信息，并且不存在电离辐射损伤等弊端。然而传统的磁共振成像均为单核素1h成像，包含信息单一，无法从更深层次揭示疾病发生发展的分子事件。多核素同步一体化磁共振成像为疾病机制研究提供一种在体多分子事件分析技术，可以系统全面揭示疾病发生发展过程中的分子机制；提供了一种能够在分子水平、能量代谢、生理功能等不同层次，实现多分子事件可视化的研究工具。
3.随着医学成像技术的发展，来自不同成像技术的多模态医学影像数据为疾病的诊断提供了不同的信息。这些多模态的医学图像通过适当的空间变化方法，将所蕴含的信息进行提取和整合，实现了配准和融合，使得医学图像能够更精确、更全面的呈现出诊断信息，为医生临床诊断提供了有力的依据、并减小了人为误差。
4.与1h磁共振成像相比，多核素同步一体化磁共振成像中的x核(比如：
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f、
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na、
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p等)磁共振图像，因为核素自身的磁旋比不同，信号强弱不同，每种核素的扫描矩阵不同，且扫描层厚及层数均不同，也就是针对同一扫描部位，每种核素对应的体素大小不同，给多核素图像配准带来了一定的困难。目前尚未有针对多核素磁共振图像进行图像配准的先例。


技术实现要素：

5.针对上述多核素磁共振的图像配准存在的问题以及现有技术存在的不足之处，本发明提出了一种用于多核素磁共振多尺度图像配准方法，可以解决多核素图像配准应用中的问题。
6.本发明的技术方案是这样实现的：一种用于多核素磁共振多尺度图像配准方法，包括以下步骤：
7.步骤1，使用多核素同步一体化成像磁共振系统，对1h和x核素的磁共振图像进行采集；
8.步骤2，选取1h磁共振图像作为参考图像，x核素的磁共振图像作为浮动图像；
9.步骤3，对参考图像及浮动图像进行特征点提取；
10.步骤4，对参考图像及浮动图像采用b样条形变方法进行图像配准。
11.优选地，步骤1中，所述的x核素为
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f、
23
na和
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p的一种或多种。
12.优选地，步骤3中，所述的特征点提取包括以下步骤：对参考图像及浮动图像的磁共振图像进行金字塔分割，使用相邻尺度的高斯滤波平滑图像，并进一步对处理后的图像进行降采样，将图像缩小为之前的1/4；重复上述过程，获得一系列分割后的网状结构。
13.优选地，步骤4中，在对1h和x核素图像分割后，进行多分辨率b样条逼近，依次对最稀疏的网状结构至最密集的网状结构进行变换函数构建，将构建的各级变换函数相加得到最终的变换函数，并使用最终的变化函数对1h和x核素图像进行空间变化，得到配准图像。
14.本发明的有益效果：
15.(1)本发明通过对多核素同步一体化磁共振扫描图像中的1h图像与x核图像(
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f、
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na、
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p)进行特征性配准，可直观的在磁共振图像中对生物体的离子动态平衡、能量代谢、分子靶点变化以及肿瘤微环境变化的生理病理过程进行检测及可视化。
16.(2)本发明提供的配准方法为多核素磁共振图像配准方法提供了范例，计算方法简便，一定程度减少了手动配准造成的误差。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明多核素磁共振多尺度图像配准流程图；
19.图2为实施例一对1h、
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f磁共振图像进行空间变化得到的配准图像。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例一
22.如图1所示，一种用于多核素磁共振多尺度图像配准方法，包括以下步骤：
23.步骤1：使用多核素同步一体化成像磁共振系统，对包括包括1h、
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f、
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na、
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p等磁共振图像进行采集；该步骤的多核素同步一体化成像磁共振系统是采用专利cn107329100b公开的一种多核素多频同步成像系统；
24.步骤2：选取1h磁共振图像作为参考图像，
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f磁共振图像作为浮动图像；
25.步骤3：对参考图像及浮动图像进行特征点提取，所述特征点提取包括以下步骤：对1h、
19
f磁共振图像进行金字塔分割，使用相邻尺度的高斯滤波平滑图像，并进一步对处理后的图像进行降采样，将图像缩小为之前的1/4；多次重复上述过程，获得一系列分割后的网状结构；
26.步骤4：对参考图像及浮动图像采用b样条形变方法进行图像配准，具体步骤如下：在1h、
19
f磁共振图像分割后，进行多分辨率b样条逼近，依次对最稀疏的网状结构至最密集的网状结构进行变换函数构建，将构建的各级变换函数相加得到最终的变换函数，并使用最终的变化函数对1h、
19
f磁共振图像进行空间变化，得到配准图像，如图2所示。
27.实施例二
28.一种用于多核素磁共振多尺度图像配准方法，包括以下步骤：
29.步骤1：使用多核素同步一体化成像磁共振系统，对包括1h、
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f、
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na、
31
p等磁共振图像进行采集；
30.步骤2：选取1h磁共振图像作为参考图像，
23
na磁共振图像作为浮动图像；
31.步骤3：对参考图像及浮动图像进行特征点提取，所述特征点提取包括以下步骤：对1h、
23
na磁共振图像进行金字塔分割，使用相邻尺度的高斯滤波平滑图像，并进一步对处理后的图像进行降采样，将图像缩小为之前的1/4,；多次重复上述过程，获得一系列分割后的网状结构；
32.步骤4：对参考图像及浮动图像采用b样条形变方法进行图像配准，具体步骤如下：在1h、
23
na磁共振图像分割后，进行多分辨率b样条逼近，依次对最稀疏的网状结构至最密集的网状结构进行变换函数构建，将构建的各级变换函数相加得到最终的变换函数，并使用最终的变化函数对1h、
23
na磁共振图像进行空间变化，得到配准图像。
33.实施例三
34.一种用于多核素磁共振多尺度图像配准方法，包括以下步骤：
35.步骤1：使用多核素同步一体化成像磁共振系统，对包括1h、
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f、
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na、
31
p等磁共振图像进行采集；
36.步骤2：选取1h磁共振图像作为参考图像，
31
p磁共振图像作为浮动图像；
37.步骤3：对参考图像及浮动图像进行特征点提取，所述特征点提取包括以下步骤：对1h、
31
p磁共振图像进行金字塔分割，使用相邻尺度的高斯滤波平滑图像，并进一步对处理后的图像进行降采样，将图像缩小为之前的1/4,；多次重复上述过程，获得一系列分割后的网状结构；
38.步骤4：对参考图像及浮动图像采用b样条形变方法进行图像配准，具体步骤如下：在1h、
31
p磁共振图像分割后，进行多分辨率b样条逼近，依次对最稀疏的网状结构至最密集的网状结构进行变换函数构建，将构建的各级变换函数相加得到最终的变换函数，并使用最终的变化函数对1h、
31
p磁共振图像进行空间变化，得到配准图像。
39.分别获得了x核素(
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f、
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na、
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p等)图像与1h图像的配准图像之后，每种核素的图像选取不同的颜色表显示，即可直观的获取多核素的配合图像，便于为医生和科研人员的进一步分析。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。