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一种基于运动校正的图像成像方法、系统和存储介质与流程

2022-09-04 04:41:13 来源:中国专利 TAG:


1.本说明书涉及化学交换饱和转移磁共振成像(chemical exchange saturation transfer magnetic resonance imaging,cest mri)领域,特别涉及一种基于运动校正的图像成像方法、系统和存储介质。


背景技术:

2.cest mri通常需要采集不同饱和偏移频率下的多个帧,在量化cest参数时需要采集的帧数尤其多。因此该技术的采集时间很长,受呼吸等运动影响,可能会发生像素错位,从而导致参数图计算不准确,给疾病的诊断带来误差。
3.因此,有必要提供一种基于运动校正的图像成像方法、系统和存储介质,实现自动化运动校正,以保证被扫描对象在扫描过程中的运动不会影响图像质量。


技术实现要素:

4.本说明书实施例之一提供一种基于运动校正的图像成像方法。所述基于运动校正的图像成像方法包括:获取s0图像数据、多帧ssat图像数据和b0场图数据,其中,所述s0图像数据为未施加饱和脉冲的信号强度的图像数据,多帧所述ssat图像数据为施加饱和脉冲后不同偏置频率下采集信号强度的图像数据;基于所述s0图像数据对所述b0场图数据进行运动校正,以得到校正b0场图数据;对多帧所述ssat图像数据进行运动校正,以得到多帧校正ssat图像数据;至少基于多帧所述校正ssat图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像。
5.在一些实施例中,所述基于所述s0图像数据对所述b0场图数据进行运动校正,以得到校正b0场图数据;对多帧所述ssat图像数据进行运动校正,以得到多帧校正ssat图像数据;至少基于多帧所述校正ssat图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像包括:基于所述b0场图数据和所述s0图像数据得到第一配准关系矩阵,并基于所述第一配准关系矩阵进行第一配准,将所述b0场图数据映射到s0图像空间;基于多帧所述ssat图像数据和所述s0图像数据得到第二配准关系矩阵,并基于所述第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧所述ssat图像数据映射到所述s0图像空间;至少基于所述第一配准和所述第二配准后的图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像。
6.在一些实施例中,所述基于所述b0场图数据和所述s0图像数据得到第一配准关系矩阵,并基于所述第一配准关系矩阵进行第一配准,将所述b0场图数据映射到s0图像空间包括:基于所述b0场图数据和所述s0图像数据分别计算b0场图的幅值图和s0图像的幅值图,对所述b0场图的幅值图和所述s0图像的幅值图进行配准,得到第一配准关系矩阵;基于所述第一配准关系矩阵进行第一配准,将所述b0场图数据映射到所述s0图像空间,获得所述b0场数据的相位图。
7.在一些实施例中,所述基于所述ssat图像数据和所述s0图像数据得到第二配准关系矩阵,并基于所述第二配准关系矩阵进行第二配准,将所述ssat图像数据映射到所述s0
图像空间包括:将多帧所述ssat图像数据进行相邻配准,得到每一对相邻ssat图像数据的第三配准关系矩阵;将所述ssat图像第一帧数据和s0图像数据进行配准,得到第四配准关系矩阵;基于所述第三配准关系矩阵和所述第四配准关系矩阵,计算第二配准关系矩阵;基于所述第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧所述ssat图像数据映射到所述s0图像空间。
8.在一些实施例中,所述至少基于所述第一配准和所述第二配准后的图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像包括:基于所述第一配准后的图像数据进行b0场均匀性校正;基于所述第一配准、所述第二配准以及所述b0均匀性校正后的图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像。
9.本说明书实施例之一提供一种基于运动校正的图像成像系统,所述基于运动校正的图像成像系统包括:获取模块,用于获取s0图像数据、多帧ssat图像数据和b0场图数据,其中,所述s0图像数据为未施加饱和脉冲的信号强度的图像数据,多帧所述ssat图像数据为施加饱和脉冲后不同偏置频率下采集信号强度的图像数据;第一运动校正模块,用于基于所述s0图像数据对所述b0场图数据进行运动校正,以得到校正b0场图数据;第二运动校正模块,用于对多帧所述ssat图像数据进行运动校正,以得到多帧校正ssat图像数据;图像输出模块,用于至少基于多帧所述校正ssat图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像。
10.在一些实施例中,所述第一运动校正模块进一步用于:基于所述b0场图数据和所述s0图像数据分别计算b0场图的幅值图和s0图像的幅值图,对所述b0场图的幅值图和所述s0图像的幅值图进行配准,得到第一配准关系矩阵;基于所述第一配准关系矩阵进行第一配准,将所述b0场图数据映射到所述s0图像空间,获得所述b0场数据的相位图。
11.在一些实施例中,所述第二运动校正模块进一步用于:将多帧所述ssat图像数据进行相邻配准,得到每一对相邻ssat图像数据的第三配准关系矩阵;将所述ssat图像第一帧数据和s0图像数据进行配准,得到第四配准关系矩阵;基于所述第三配准关系矩阵和所述第四配准关系矩阵,计算第二配准关系矩阵;基于所述第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧所述ssat图像数据映射到所述s0图像空间。
12.本说明书实施例之一提供一种基于运动校正的图像成像装置,包括处理器,所述处理器用于执行基于运动校正的图像成像方法。
13.本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质,所述存储介质存储计算机指令,当计算机读取存储介质中的计算机指令后,计算机执行基于运动校正的图像成像方法。
14.cest mri是一种新型对比增强磁共振技术,它能实现对生物体内特定分子的无创、非电离的活体成像。cest mri已被正式可用于成像多个稀释代谢物,例如肌酸、葡萄糖、水杨酸类似物以及微环境特性的变化,如温度、ph,并应用于癌症、神经系统疾病等领域。
15.为了观测cest效应,采集随饱和频偏变化的一系列自由水图像,称之为z谱数据。为获得更高的谱分辨率并充分采样感兴趣的随饱和频偏,z谱采集一般需要十几分钟。然而,受试对象在采集过程中不可避免的运动严重影响cest造影图谱和基于体素的量化。
16.本发明为了解决如何避免由于被扫描者扫描过程中运动而造成的像素错位,从而导致的参数图计算不准确的问题。通过将b0场图数据和ssat图像数据映射到s0图像空间,得到与s0图像数据空间对齐的b0场图数据和ssat图像数据,接着通过参数计算获得输出图
像。其中,基于对齐的b0场图数据,对对齐的ssat图像数据进行均匀场校正,使均匀场校正更加精确,避免了由于空间编码错误带来的图像扭曲的影响。将不同偏置频率下采集的ssat图像数据与s0图像数据对齐,也校正了由于被扫描者扫描过程中运动而造成的像素错位。整个成像过程实现了自动化运动校正,提高了参数图计算的准确率,从而提高了输出图像的质量。
附图说明
17.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示相同的结构,其中:
18.图1是根据本说明书一些实施例所示的基于运动校正的图像成像系统的应用场景示意图;
19.图2是根据本说明书一些实施例所示的基于运动校正的图像成像系统的模块图;
20.图3是根据本说明书一些实施例所示的基于运动校正的图像成像的示例性流程图;
21.图4是根据本说明书一些实施例所示的将b0场图数据映射到s0图像空间的示例性流程图;
22.图5是根据本说明书一些实施例所示的将ssat图像数据映射到s0图像空间的示例性流程图;
23.图6是根据本说明书一些实施例所示的对部分b0场图的幅值图的某一体素和部分s0图像的幅值图的对应体素进行配准的立体示意图。
具体实施方式
24.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明,图中相同标号代表相同结构或操作。
25.应当理解,本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而,如果其他词语可实现相同的目的,则可通过其他表达来替换所述词语。
26.如本说明书和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
27.本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是,前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反,可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时,也可以将其他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。
28.图1是根据本说明书一些实施例所示的基于运动校正的图像成像系统100的应用场景示意图。在一些实施例中,基于运动校正的图像成像系统100可以包括磁共振(mr)系统。在一些实施例中,基于运动校正的图像成像系统100可包括用于执行基于运动校正的图像成像的模块和/或组件。
29.仅作为示例,如图1所示,基于运动校正的图像成像系统100可以包括磁共振设备110、处理设备120、存储设备130、终端140以及网络150。
30.磁共振设备110可以包括成像设备、介入医疗设备或其组合。成像设备可以获取与对象的至少一部分有关的重建图像。对象可以是生物学的。例如,对象可以包括患者的特定部分、器官和/或组织。又例如,对象可包括头部、颈部、胸部、心脏、胃、血管、软组织、肿瘤、结节等,或其任何组合。示例性成像设备可包括mr扫描仪。示例性介入医疗设备可包括放疗(rt)设备、超声治疗设备、热治疗设备、外科手术介入设备等,或其组合。
31.处理设备120可以处理从磁共振设备110、存储设备130和/或终端140获得的数据和/或信息。例如,处理设备120可以通过处理由磁共振设备110获取的s0图像数据、ssat图像数据和b0场图数据来执行运动校正的图像成像。
32.在一些实施例中,处理设备120可以基于与运动校正相对应的一个或以上模型来执行图像成像。例如,处理设备120可以基于b0场图数据和s0图像数据得到第一配准关系矩阵,并基于第一配准关系矩阵进行第一配准,将b0场图数据映射到s0图像空间。又例如,处理设备120可以基于ssat图像数据和s0图像数据得到第二配准关系矩阵,并基于第二配准关系矩阵进行第二配准,将ssat图像数据映射到s0图像空间。又例如,处理设备120可以至少基于第一配准和第二配准后的图像数据进行参数计算,基于参数计算的结果得到输出图像。
33.存储设备130可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中,存储设备130可以存储从终端140和/或处理设备120获得的数据。数据可以包括由处理设备120获取的s0图像数据、ssat图像数据和b0场图数据、用于第一配准、第二配准和均匀场校正的模型,以及与处理设备120的组件有关的信息等。例如,存储设备130可以存储s0图像数据、ssat图像数据和b0场图数据。又例如,存储设备130可以存储用于第一配准、第二配准和均匀场校正的一个或以上模型。
34.在一些实施例中,存储设备130可以与网络150连接,以便与基于运动校正的图像成像系统100的一个或以上其他组件(例如,处理设备120、终端140等)进行通信。基于运动校正的图像成像系统100的一个或以上组件可以通过网络150访问存储在存储设备130中的数据或指令。在一些实施例中,存储设备130可以是所述处理设备120的一部分。
35.终端140可以包括移动设备140-1、平板电脑140-2、笔记本电脑140-3等,或其任意组合。在一些实施例中,终端140可以是处理设备120的一部分。
36.在一些实施例中,终端140可以经由用户界面向处理设备120发送和/或接收与基于运动校正的图像成像有关的信息。在一些实施例中,用户界面可以是用于在终端140上实现的基于运动校正的图像成像的应用程序的形式。用户界面可以被配置为促进终端140和与终端140相关的用户之间的通信。在一些实施例中,用户界面(例如,用户界面屏幕)可以通过从用户接收用于执行基于运动校正的图像成像的请求的输入。终端140可以经由用户界面将用于执行基于运动校正的图像成像的请求发送到处理设备120,以便获得运动校正
后的图像。
37.网络150可以包括可促进基于运动校正的图像成像系统100的信息和/或数据交换的任何合适的网络。在一些实施例中,磁共振设备110(例如,mr扫描仪)的一个或以上组件、处理设备120、存储设备130、终端140等可以经由网络150与基于运动校正的图像成像系统100的一个或以上其他组件传递信息和/或数据。
38.图2是根据本说明书一些实施例所示的基于运动校正的图像成像系统200的模块图。
39.在一些实施例中,基于运动校正的图像成像系统200可以包括获取模块210、第一运动校正模块220、第二运动校正模块230和图像输出模块240。
40.获取模块210可以用于获取s0图像数据、多帧ssat图像数据和b0场图数据,其中,所述s0图像数据为未施加饱和脉冲的信号强度的图像数据,多帧所述ssat图像数据为施加饱和脉冲后不同偏置频率的采集信号强度的图像数据。
41.第一运动校正模块220可以用于基于所述s0图像数据对所述b0场图数据进行运动校正,以得到校正b0场图数据。在一些实施例中,第一运动校正模块220可以进一步用于基于所述b0场图数据和所述s0图像数据得到第一配准关系矩阵,并基于所述第一配准关系矩阵进行第一配准,将所述b0场图数据映射到s0图像空间。在一些实施例中,第一运动校正模块220还可以进一步用于基于所述b0场图数据和所述s0图像数据分别计算b0场图的幅值图和s0图像的幅值图,对所述b0场图的幅值图和所述s0图像的幅值图进行配准,得到第一配准关系矩阵;基于所述第一配准关系矩阵进行第一配准,将所述b0场图数据映射到所述s0图像空间,获得所述b0场数据的相位图。
42.第二运动校正模块230可以用于对多帧所述ssat图像数据进行运动校正,以得到多帧校正ssat图像数据。在一些实施例中,第二运动校正模块230可以进一步用于基于多帧所述ssat图像数据和所述s0图像数据得到第二配准关系矩阵,并基于所述第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧所述ssat图像数据映射到所述s0图像空间。在一些实施例中,第二运动校正模块230还可以进一步用于将多帧所述ssat图像数据进行相邻配准,得到每一对相邻ssat图像数据的第三配准关系矩阵;将所述ssat图像第一帧数据和s0图像数据进行配准,得到第四配准关系矩阵;基于所述第三配准关系矩阵和所述第四配准关系矩阵,计算第二配准关系矩阵;基于所述第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧所述ssat图像数据映射到所述s0图像空间。
43.图像输出模块240可以用于至少基于多帧所述校正ssat图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像。在一些实施例中,图像输出模块240可以进一步用于基于所述第一配准和所述第二配准后的图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像。在一些实施例中,图像输出模块240还可以进一步用于基于所述第一配准后的图像数据进行b0场均匀性校正;基于所述第一配准、所述第二配准以及所述b0均匀性校正后的图像数据进行参数计算,基于所述参数计算的结果得到输出图像。
44.关于获取模块210、第一运动校正模块220、第二运动校正模块230和图像输出模块240的更多具体内容参见图3-图6及其相关描述。
45.应当理解,图2所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。需要注意的是,以上对于候选项显示、确定系统及其模块的描述,仅为描述方便,并不能把本说明书限制在所
举实施例范围之内。可以理解,对于本领域的技术人员来说,在了解该系统的原理后,可能在不背离这一原理的情况下,对各个模块进行任意组合,或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中,图2中披露的获取模块210、第一运动校正模块220、第二运动校正模块230和图像输出模块240可以是一个系统中的不同模块,也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如,各个模块可以共用一个存储模块,各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形,均在本说明书的保护范围之内。
46.图3是根据本说明书一些实施例所示的基于运动校正的图像成像的示例性流程图。如图3所示,流程300包括下述步骤。在一些实施例中,图3所示的过程300的一个或一个以上操作可以在图1所示的基于运动校正的图像成像系统100中实现。例如,图3所示的过程300可以以指令的形式存储在存储设备130中,并由处理设备120调用和/或执行。
47.步骤310,获取s0图像数据、多帧ssat图像数据和b0场图数据,其中,s0图像数据为未施加饱和脉冲的信号强度的图像数据,多帧ssat图像数据为施加饱和脉冲后不同偏置频率的采集信号强度的图像数据。步骤310可以由获取模块210执行。
48.s0图像数据是指未施加饱和脉冲的信号强度的图像数据。
49.多帧ssat图像数据是指施加饱和脉冲后不同偏置频率的采集信号强度的图像数据。
50.b0场图数据是指主磁场的图像数据。
51.cest mri是一种新型对比增强磁共振技术,它能实现对生物体内特定分子的无创、非电离的活体成像。cest mri通过施加特定饱和脉冲序列(要检测的目标分子中氢原子的共振频率),使目标分子中的氢原子被饱和。被饱和的氢原子与水分子中的氢原子不断地快速交换,这个过程使水信号下降,从而达到通过观测水信号来检测少量目标分子的目的。cest成像过程是在施加主磁场b0的情况下,施加饱和脉冲,主磁场的图像数据为b0场数据,未施加饱和脉冲的信号强度的图像数据为s0图像数据,施加饱和脉冲后不同偏置频率的采集信号强度的图像数据为多帧ssat图像数据。
52.在一些实施例中,处理设备120可以通过采集未施加饱和脉冲的信号强度,以及施加饱和脉冲后不同偏置频率的采集信号强度获取s0图像数据、多帧ssat图像数据。
53.在一些实施例中,处理设备120可以采用双回波计算得到的b0复数图。
54.在一些实施例中,处理设备120可以基于s0图像数据对b0场图数据进行运动校正,以得到校正b0场图数据;对多帧ssat图像数据进行运动校正,以得到多帧校正ssat图像数据。在一些实施例中,运动校正方式可以为配准,配准方式为:基于b0场图数据和s0图像数据得到第一配准关系矩阵,并基于第一配准关系矩阵进行第一配准,将b0场图数据映射到s0图像空间;基于多帧ssat图像数据和s0图像数据得到第二配准关系矩阵,并基于第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧ssat图像数据映射到s0图像空间。
55.步骤320,基于b0场图数据和s0图像数据得到第一配准关系矩阵,并基于第一配准关系矩阵进行第一配准,将b0场图数据映射到s0图像空间。步骤320可以由第一运动校正模块220执行。
56.在一些实施例中,处理设备120可以基于b0场图数据和s0图像数据得到第一配准关系矩阵,并基于第一配准关系矩阵进行第一配准,将b0场图数据映射到s0图像空间。
57.关于将b0场图数据映射到s0图像空间的更多细节可以参见图4及其相关描述。
58.步骤330,基于多帧ssat图像数据和s0图像数据得到第二配准关系矩阵,并基于第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧ssat图像数据映射到s0图像空间。步骤330可以由第二运动校正模块230执行。
59.在一些实施例中,处理设备120可以基于ssat图像数据和s0图像数据得到第二配准关系矩阵,并基于第二配准关系矩阵进行第二配准,将ssat图像数据映射到s0图像空间。
60.关于将ssat图像数据映射到s0图像空间的更多细节可以参见图5及其相关描述。
61.在一些实施例中,处理设备120可以至少基于多帧校正ssat图像数据进行参数计算,基于参数计算的结果得到输出图像。在一些实施例中,处理设备120可以至少基于第一配准和第二配准后的图像数据进行参数计算,基于参数计算的结果得到输出图像。
62.步骤340,至少基于第一配准和第二配准后的图像数据进行参数计算,基于参数计算的结果得到输出图像。步骤350可以由图像输出模块250执行。
63.在一些实施例中,处理设备120可以至少基于第一配准和第二配准后的图像数据进行参数计算。在一些实施例中,处理设备120可以基于第二配准后的图像数据进行非对称性磁化转移率(magnetization transfer ratio asymmetry,mtr
asym
)计算,mtr
asym
计算的表达式为:
64.其中,s0为未施加饱和脉冲的信号强度,ssat为施加饱和脉冲后不同偏置频率的采集信号强度,δω为自由水氢质子饱和频率的偏移值。
65.在一些实施例中,处理设备120可以进行非对称性化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer asymmetry,cest
asym
)计算,cest
asym
计算的表达式为:
66.其中,m
sat
为施加饱和脉冲后不同偏置频率的磁化强度,δω为自由水氢质子饱和频率的偏移值。
67.上述具体的cest指标仅作为参考,可根据实际需要进行选择一种或多种。
68.在一些实施例中,处理设备120可以基于参数计算的结果重建图像,从而得到输出图像。
69.在一些实施例中,处理设备120可以基于第一配准后的图像数据进行b0场均匀性校正;基于第一配准、第二配准以及b0均匀性校正后的图像数据进行参数计算,基于参数计算的结果得到输出图像。
70.均匀场校正也可以称为b0场不均匀校正。在非均匀体不同组织间界面和组织与空气界面仍存在较大的b0场偏移。而cest本身的成像机制决定了其对激发和检测频率的准确性要求较高,而在体成像中会存在很多饱和射频(radio frequency,rf)脉冲引起的其他干扰效应,如mt效应和水直接饱和(direct saturation,ds)效应,这些干扰效应显著增加了cest图像分析的难度和复杂性。在cest mri数据采集过程中主磁场b0的不均匀部分会导致空间编码错误,扭曲cest成像,产生伪影并严重影响定量分析的准确性,因此需要进行均匀场校正。
71.在一些实施例中,处理设备120可以基于第一配准后的图像数据,对第二配准后的图像数据进行均匀场校正。具体地,处理设备可以通过wassr法、线性拟合算法、safari法或lovars相位映射法等方法进行均匀场校正。wassr方法相比于传统方法具有的优势是只需要在参考频率周围进行部分z谱采样,即可以缩短扫描时间;线性拟合算法即使存在严重的谱线展宽或水共振偏移(b0场不均匀)的情况下,都具有快速、灵敏和可重复性好的优点;相比于wassr方法,safari方法使用频率交替的rp脉冲以及新的mtr
safari
计算方法可以直接从apt成像中去除mt和ds效应,即不需要额外的b0场校正,因此在很大程度上缩短了扫描时间;在lovars相位映射法中,由于在后处理时只需8~12幅图像,因此可以减少采集时间,并且与oic(offset incrementation correction)方法相比,cest映射图的对比噪声比提高了3~4倍,更容易区分肿瘤与正常区域。这些方法均可以从不同角度有效校正b0场,缩短扫描时间,甚至可以改善图像质量。
72.通过均匀场校正可以在一定程度上降低b0场不均匀性带来的伪影,减少扫描时间并且提高对比噪声比。
73.通过将b0场图数据和ssat图像数据映射到s0图像空间,得到与s0图像数据空间对齐的b0场图数据和ssat图像数据,接着通过参数计算获得输出图像。其中,基于对齐的b0场图数据,对对齐的ssat图像数据进行均匀场校正,使均匀场校正更加精确,避免了由于空间编码错误带来的图像扭曲的影响。将不同偏置频率下采集的ssat图像数据与s0图像数据对齐,也校正了由于被扫描者扫描过程中运动而造成的像素错位。整个成像过程实现了自动化运动校正,提高了参数图计算的准确率,从而提高了输出图像的质量。
74.应当注意的是,上述有关流程基于运动校正的图像成像的描述仅仅是为了示例和说明,而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说,在本说明书的指导下可以对流程基于运动校正的图像成像进行各种修正和改变。然而,这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
75.图4是根据本说明书一些实施例所示的将b0场图数据映射到s0图像空间的示例性流程图。如图4所示,流程400包括下述步骤。在一些实施例中,图4所示的过程400的一个或一个以上操作可以在图1所示的基于运动校正的图像成像系统100中实现。例如,图4所示的过程400可以以指令的形式存储在存储设备130中,并由处理设备120调用和/或执行。
76.步骤410,基于b0场图数据和s0图像数据分别计算b0场图的幅值图和s0图像的幅值图,对b0场图的幅值图和s0图像的幅值图进行配准,得到第一配准关系矩阵。步骤410可以由第一运动校正模块220执行。
77.幅值图像指可以呈现回波信号强度的图像。
78.在一些实施例中,处理设备120可以对b0场图数据和s0图像数据通过傅里叶变换求取膜值,从而得到b0场图的幅值图和s0图像的幅值图。
79.由于b0场图数据为场图,s0图像数据为z空间图像,因此需要将复数形式的b0场图数据和s0图像数据分别计算为b0场图的幅值图和s0图像的幅值图后进行配准。
80.第一配准是指将b0场图的幅值图依据s0图像的幅值图进行空间变换,与s0图像的幅值图上相对应的体素点达到空间位置上的一致的过程。相应地,第一配准关系矩阵可以体现b0场图的幅值图和s0图像的幅值图之间的空间关系矩阵。
81.在一些实施例中,第一配准关系矩阵可以为刚性变换矩阵。在一些实施例中,第一
配准关系矩阵可以包括刚性配准过程中的水平位移、垂直平移、旋转角度等参数。
82.在一些实施例中,处理设备120可以通过对b0场图的幅值图和s0图像的幅值图进行配准,得到第一配准关系矩阵。例如,处理设备120可以对b0场图的幅值图的某一体素和s0图像的幅值图的对应体素进行配准,得到第一配准关系矩阵。
83.在一些实施例中,如图6所示,(a)是b0场图坐标系中部分b0场图的幅值图的立体示意图,(b)是s0场图坐标系中部分s0图像的幅值图的立体示意图。部分b0场图的幅值图由3
×3×
3个体素组成,处理设备120可以对部分b0场图的幅值图的某一体素的中心点坐标a(x,y,z,1)和部分s0图像的幅值图的对应体素的中心点坐标a

(x

,y

,z

,1)进行配准,得到第一配准关系矩阵。其中,对应体素是指在s0场图的幅值图中与b0场图的幅值图的位置相同的体素。
84.假设b0场图坐标系的坐标轴为x轴、y轴和z轴,s0场图坐标系的坐标轴为i轴、j轴和k轴。第一配准关系矩阵包括旋转关系矩阵和平移关系矩阵。其中,旋转关系矩阵可以由四元数模型的方法表示为:
85.其中,x、y、z、w分别表示为四元数模型中的参数。四元数模型的表示方法为:其中,x、y、z、w为实数,i、j、k满足i2=j2=k2=-1,为旋转轴,α为绕旋转轴旋转的角度。
86.平移关系矩阵可以由平移变换矩阵表示为:
87.其中,t
x
,ty,tz分别为b0场图的幅值图的体素的中心点坐标a(x,y,z)配准到s0图像的幅值图的对应体素的中心点坐标a

(x

,y

,z

)的x轴、y轴、z轴的偏移量。
88.因此,第一配准变换矩阵可以表示为:
89.因此,b0场图的幅值图的体素的中心点坐标a(x,y,z)配准到s0图像的幅值图的对应体素的中心点坐标a

(x

,y

,z

)可以表示为:
90.步骤420,基于第一配准关系矩阵进行第一配准,将b0场图数据映射到所述s0图像
空间,获得b0场数据的相位图。步骤420可以由第一运动校正模块220执行。
91.在一些实施例中,处理设备120可以基于第一配准关系矩阵进行第一配准,将b0场图数据映射到所述s0图像空间。例如,处理设备120可以将b0场图的幅值图的所有体素基于第一配准关系矩阵进行第一配准,从而将b0场图数据映射到所述s0图像空间。
92.b0场图数据的相位图是指可以反映不同质子在弛豫过程中经过的角度的图像。
93.在一些实施例中,可以基于第一配准后的b0场图数据通过傅里叶变换来确定b0场图数据的相位图。
94.通过将b0幅值图映射到s0图像空间,并计算获得运动校正后的b0场图数据的相位图,从而进行均匀场校正,使均匀场校正更加精确。
95.应当注意的是,上述有关流程将b0场图数据映射到s0图像空间的描述仅仅是为了示例和说明,而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说,在本说明书的指导下可以对流程将b0场图数据映射到s0图像空间进行各种修正和改变。然而,这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
96.图5是根据本说明书一些实施例所示的将ssat图像数据映射到s0图像空间的示例性流程图。如图5所示,流程500包括下述步骤。在一些实施例中,图5所示的过程500的一个或一个以上操作可以在图1所示的基于运动校正的图像成像系统100中实现。例如,图5所示的过程500可以以指令的形式存储在存储设备130中,并由处理设备120调用和/或执行。
97.步骤510,将多帧ssat图像数据进行相邻配准,得到每一对相邻ssat图像数据的第三配准关系矩阵。步骤510可以由第二运动校正模块230执行。
98.第三配准是指将ssat图像数据依据相邻的ssat图像数据进行空间变换,与相邻的ssat图像数据上相对应的体素点达到空间位置上的一致的过程。相应地,第三配准关系矩阵可以体现ssat图像数据和相邻的ssat图像数据之间的空间关系矩阵。
99.在一些实施例中,处理设备120可以将第i帧ssat图像数据和第i 1帧ssat图像数据进行第三配准,将第i帧ssat图像数据映射到第i 1帧ssat图像空间,相应的第三配准关系矩阵可以用mati表示。得到每一对相邻ssat图像数据的第三配准关系矩阵的过程和步骤410中所描述的得到第一配准变换的过程类似,在此不再赘述。
100.由于不同频率的饱和脉冲下采集的ssat图像的灰度信息存在差异,频率相近的ssat图像的灰度差异较小,所以采用ssat的自我相邻配准可以提高配准准确性。
101.步骤520,将ssat图像第一帧数据和s0图像数据进行配准,得到第四配准关系矩阵。步骤520可以由第二运动校正模块230执行。
102.第四配准是指将ssat图像第一帧数据和s0图像数据进行空间变换,与s0图像相对应的体素点达到空间位置上的一致的过程。相应地,第四配准关系矩阵可以体现ssat图像第一帧数据和s0图像数据之间的空间关系矩阵。
103.在一些实施例中,处理设备120可以将ssat图像第1帧数据和s0图像数据进行第四配准,将ssat图像第1帧数据映射到s0图像空间,相应的第四配准关系矩阵可以用mat0表示。得到第四配准关系矩阵的过程和步骤410中所描述的得到第一配准变换的过程类似,在此不再赘述。
104.步骤530,基于第三配准关系矩阵和第四配准关系矩阵,计算第二配准关系矩阵。步骤530可以由第二运动校正模块230执行。
105.第二配准是指将ssat图像数据依据s0图像数据进行空间变换,与s0图像数据上相对应的体素点达到空间位置上的一致的过程。相应地,第二配准关系矩阵可以体现ssat图像数据和s0图像数据之间的空间关系矩阵。
106.在一些实施例中,处理设备120可以基于第三配准关系矩阵和第四配准关系矩阵,计算第二配准关系矩阵。具体地,第二配准关系可以用mat
si
表示,mat
si
满足mat
si
=mati·
mat0,其中,mat
si
表示第i帧ssat图像数据和s0图像数据之间的空间关系矩阵。
107.步骤540,基于第二配准关系矩阵进行第二配准,将多帧ssat图像数据映射到s0图像空间。步骤540可以由第二运动校正模块230执行。
108.在一些实施例中,处理设备120可以基于第二配准关系矩阵进行第二配准,将ssat图像数据映射到所述s0图像空间。例如,处理设备120可以将每一帧ssat图像数据的所有体素基于第二配准关系矩阵进行第二配准,从而将ssat图像数据映射到所述s0图像空间。将多帧ssat图像数据映射到s0图像空间的过程和步骤420中所描述的将b0场图数据映射到s0图像空间的过程类似,在此不再赘述。
109.通过多帧ssat图像数据进行相邻配准,以及和s0图像数据进行配准的方式对ssat图像数据进行运动校正,在避免了不同偏置频率下的ssat图像数据灰度差异大的问题的同时,也校正了由于被扫描者扫描过程中运动而造成的像素错位,从而获得精准稳定的校正效果。
110.应当注意的是,上述有关流程将ssat图像数据映射到s0图像空间的描述仅仅是为了示例和说明,而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说,在本说明书的指导下可以对流程将ssat图像数据映射到s0图像空间进行各种修正和改变。然而,这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。
111.在一些实施例中,基于运动校正的图像成像装置包括处理器以及存储器;所述存储器用于存储指令,所述指令被所述处理器执行时,导致所述装置实现所述基于运动校正的图像成像方法。
112.在一些实施例中,计算机可读存储介质存储计算机指令,当计算机读取存储介质中的计算机指令后,计算机运行所述基于运动校正的图像成像方法。
113.本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于:(1)通过将b0场图数据和ssat图像数据映射到s0图像空间,得到与s0图像数据空间对齐的b0场图数据和ssat图像数据,接着通过参数计算获得输出图像。其中,基于对齐的b0场图数据,对对齐的ssat图像数据进行均匀场校正,使均匀场校正更加精确,避免了由于空间编码错误带来的图像扭曲的影响。将不同偏置频率下采集的ssat图像数据与s0图像数据对齐,也校正了由于被扫描者扫描过程中运动而造成的像素错位。整个成像过程实现了自动化运动校正,提高了参数图计算的准确率,从而提高了输出图像的质量。(2)通过将b0幅值图映射到s0图像空间,并计算获得运动校正后的b0场图数据的相位图,从而进行均匀场校正,使均匀场校正更加精确。(3)通过多帧ssat图像数据进行相邻配准,以及和s0图像数据进行配准的方式对ssat图像数据进行运动校正,在避免了不同偏置频率下的ssat图像数据灰度差异大的问题的同时,也校正了由于被扫描者扫描过程中运动而造成的像素错位,从而获得精准稳定的校正效果。(4)通过均匀场校正可以在一定程度上降低b0场不均匀性带来的伪影,减少扫描时间并且提高对比噪声比。(5)由于不同频率的饱和脉冲下采集的ssat图像的灰度信息存在差异,
频率相近的ssat图像的灰度差异较小,所以采用ssat的自我相邻配准可以提高配准准确性。
114.上文已对基本概念做了描述,显然,对于本领域技术人员来说,上述详细披露仅仅作为示例,而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明,本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议,所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
115.同时,本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外,本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
116.此外,除非权利要求中明确说明,本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用,并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例,但应当理解的是,该类细节仅起到说明的目的,附加的权利要求并不仅限于披露的实施例,相反,权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如,虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现,但是也可以只通过软件的解决方案得以实现,如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
117.同理,应当注意的是,为了简化本说明书披露的表述,从而帮助对一个或多个发明实施例的理解,前文对本说明书实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
118.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字,应当理解的是,此类用于实施例描述的数字,在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明,“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20%的变化。相应地,在一些实施例中,说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值,该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中,数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值,在具体实施例中,此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
119.针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料,如文章、书籍、说明书、出版物、文档等,特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外,对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是,如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方,以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
120.最后,应当理解的是,本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此,作为示例而非限制,本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地,本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。
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