1、一种获取脑部特征参数的方法,包括以下步骤:
步骤S1、选用依据磁共振获得的被测者的磁共振弥散加权成像,包括弥散 加权图像、T2加权图像和表观弥散系数图;
步骤S2、依据该T2加权图像,计算区分脑组织和非脑组织,获得去掉非脑 组织的脑组织图像;
步骤S3、依据计算获得的过渡区域表观弥散系数阈值,对表观弥散系数图 中对应于脑组织图像的体素进行表观弥散系数低信号约束的二值化,获得二值 化图像;
步骤S4、依据二值化图像及计算获得的核心区域表观弥散系数阈值,估计 核心区域及过渡区域;
步骤S5、依据计算获得的核心区域的弥散加权图像高信号阀值对估计的核 心区域进行高信号约束处理,获得核心区域和过渡区域;
步骤S6、计算核心区域及过渡区域的特征参数。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该步骤S1之后而该步骤S2 前,进一步包括:步骤S11、对输入的该弥散加权成像的图像数据进行数据转换,转换为较低 位的图像数据。
3、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该步骤S2包括以下步骤:步骤S21、利用模糊C-均值聚类对该T2加权图像取得去掉非脑组织的低信 号阈值;
步骤S22、根据该去掉非脑组织的低信号阈值对该T2加权图像进行二值化, 不小于该去掉非脑组织的低信号阈值时,设置为前景,否则设置为背景,得到 二值处理图像;
步骤S23、取得该二值处理图像中最大的前景连通区域;
步骤S24、在该最大的前景连通区域的每个切片上实行数学形态学的开操 作;找到开操作后的前景最大连通区域,对每个切片进行填充,获得该脑组织 图像。
4、根据权利要求3所述的方法,其特征在于,该步骤S3和步骤S4中所采 用的表观弥散系数阈值的计算过程包括以下步骤:步骤S31、依据该表观弥散系数图,计算对应于该脑组织图像中正常脑组织 的表观弥散系数值;
步骤S32、分别计算该正常脑组织的表观弥散系数值与阀值系数的积,获得 该核心区域表观弥散系数阈值及该过渡区域表观弥散系数阈值。
5、根据权利要求4所述的方法,其特征在于,该步骤S31包括以下步骤:步骤S311、统计对应于该脑组织图像的该表观弥散系数图中每个表观弥散 系数值出现的次数;
步骤S312、根据统计结果确定正常脑组织的表观弥散系数值,该正常脑组 织的表观弥散系数值是:以出现频率最高的表观弥散系数值为中心的邻域范围 内的任一值。
6、根据权利要求5所述的方法,其特征在于,该步骤S31中,对多个脑组 织切片的每一个切片的表观弥散系数图中的表观弥散系数值进行统计,选择以 该切片中出现频率最高的表观弥散系数值为中心的邻域范围内的任一值,作为 该切片所对应的正常脑组织的表观弥散系数值;
该步骤S32中,依据该每一个切片所对应的正常脑组织的表观弥散系数值, 计算每一个切片对应的核心区域表观弥散系数阈值及过渡区域的表观弥散系数 阈值;
该步骤S3中,根据该每一个切片所对应的过渡区域表观弥散系数阈值,分 别对该每一个切片进行二值化;
该步骤S4中,根据该每一个切片的二值化图像,估计核心区域和过渡区域;
该步骤S5中,对该每一个切片的二值化图像进行高信号约束处理,获得核 心区域和过渡区域;
该步骤S6中,计算该每一个切片的核心区域和过渡区域的特征参数。
7、根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,该步骤S3中 的二值化过程包括以下步骤:将表观弥散系数大于过渡区域表观弥散系数阈值的像素点设置为背景像 素,将表观弥散系数小于或等于过渡区域表观弥散系数阈值的像素点设置为前 景像素。
8、根据权利要求4至6中任一项所述的方法,其特征在于,该步骤S4包 括以下步骤:步骤S41、针对该表观弥散系数图的二值化图像,获得前景连通区域;
步骤S42、保留前景连通区域体积大于或等于第一预设体积的部分为前景, 并且在该前景连通区域中至少存在大于或等于第二预设体积的体素,且该大于 或等于第二预设体积的体素的表观弥散系数小于该核心区域表观弥散系数阈 值,其余区域设置为背景,获得第一图像。
9、根据权利要求8所述的方法,其特征在于,该步骤S5包括以下步骤:该核心区域的弥散加权图像灰度均值计为DWIAvgF;
与该核心区域相邻但不属于该核心区域的所有体素的弥散加权图像灰度均 值计为DWIAvgB;
选取所有脑组织体素中弥散加权图像灰度不小于一常数的所有体素,这些 体素在弥散加权图像上的灰度均值与标准差分别计为AvgDWI(z)与SdDWI(z);
弥散加权图像高信号阈值为DWITh(z)=AvgDWI(z)+CC1*SdDWI(z),其中 CC1为常数,*表示乘法;
若该第一图像的核心区域满足(DWIAvgF-DWIAvgB)>CC2或 (DWIAvgF-DWITh(z))>CC3,则该核心区域和过渡区域保留,否则它们将被 设置为背景,其中CC2与CC3为两常数。
10、根据权利要求9所述的方法,其特征在于,CC1取值范围可为1.1至 1.5,CC2的取值范围为10至20,CC3的取值范围为4至8。
11、根据权利要求9所述的方法,其特征在于,该步骤S5之后、步骤S6 之前还包括:恢复步骤,查找该第一图像中每一前景体素的临近体素,并将该临近体素 中表观弥散系数不大于过渡区域的表观弥散系数阈值的体素点设置为前景体 素。
12、根据权利要求11所述的方法,其特征在于,该恢复步骤和步骤S6之 间还包括:第二伪影去除步骤,查找该第一图像中的前景连通区域,将该前景连通区 域中体积小于第三预设体积的区域设置为背景区域。
13、根据权利要求8所述的方法,其特征在于,该步骤S6包括以下步骤:在该第一图像中,表观弥散系数小于该核心区域表观弥散系数阈值的体素 集合为核心区域,表观弥散系数介于该核心区域表观弥散系数阈值和该过渡区 域表观弥散系数阈值之间的体素集合为过渡区域;在该核心区域及过渡区域中, 查找至少一个前景体素数目最多的连通区域,并针对此连通区域计算核心区域 及过渡区域的特征参数。
14、根据权利要求13所述的方法,其特征在于,该步骤S6包括:步骤S61、计算过渡区域的表观弥散系数梯度,该步骤S61包括以下步骤:步骤S611、查找前景体素数目最多的连通区域;
步骤S612、查找该连通区域中的各个内点;
步骤S613、计算表观弥散系数值位于该核心区域表观弥散系数阈值和 过渡区域的表观弥散系数阈值之间的内点的平均表观弥散系数梯度;
步骤S614、计算表观弥散系数值位于该核心区域表观弥散系数阈值和 过渡区域的表观弥散系数阈值之间的体素的平均表观弥散系数值;
步骤S615、按照下述公式计算正则化的梯度值,并将该值作为所需的 过渡区域的表观弥散系数梯度:gradAvgN=gradAvg×C/(ADCref×avgADC);
其中,gradAvgN指所需的过渡区域的表观弥散系数梯度,gradAvg指 步骤S613计算的平均表观弥散系数梯度,ADCref指正常脑组织的表观弥散系数 值,C为正数系数,avgADC指步骤S614计算的平均表观弥散系数值;
步骤S62、计算过渡区域的径向距离,该步骤S62包括以下步骤:步骤S621、在查找的前景体素数目最多的连通区域中,计算表观弥散 系数值小于核心区域表观弥散系数阀值的第一体素个数,以及表观弥散系数值 介于核心区域表观弥散系数阀值和过渡区域表观弥散系数阀值之间的第二体素 个数;
步骤S622、计算该连通区域内的核心区域的半径,该半径为该第一体 素个数除以圆周率的商的平方根,以及计算该连通区域内的核心区域及过渡区 域的半径,该半径为该第一体素个数与该第二体素个数之和除以圆周率的商的 平方根;
步骤S623、计算过渡区域的径向距离,为该核心区域及过渡区域的半 径与该核心区域的半径之差。
15、根据权利要求14所述的方法,其特征在于,该步骤S6还包括:步骤S63,计算过渡区域沿着径向的表观弥散系数变化总量,该表观弥散系 数变化总量计算公式以下:δADC=gradAvgN×δR/ADCref
其中,δADC表示表观弥散系数变化总量,gradAvgN表示过渡区域的表观 弥散系数梯度,δR表示过渡区域的径向距离,ADCref指正常脑组织的表观弥散 系数值。
16、根据权利要求13所述的方法,其特征在于,该步骤S6还包括:步骤S64,计算核心区域表观弥散系数变异系数,该步骤S64包括以下步骤:S641、在查找的前景体素最多的连通区域中,计算表观弥散系数值小于核 心区域表观弥散系数阈值的体素的平均表观弥散系数值以及标准差,标准差为 各个数据与均值差的平方和的平方根;
S642、将该标准差除以平均表观弥散系数值的商即为核心区域的表观弥散 系数变异系数。
17、根据权利要求13所述的方法,其特征在于,该步骤S6还包括:步骤S65,计算紧邻过渡区域的核心区域边缘部分的参数,对所有的核心区 域的体素,计算表观弥散系数均值与标准差并分别记为AvgADCcore和SdADCcore; 对核心区域实施3x3的数学形态学腐蚀,剩余的核心区域的表观弥散系数均值与 标准差分别记为AvgADCcoreE和SdADCcoreE;
紧邻过渡区域的核心区域边缘部分的表观弥散系数均值相对变化为 δAvgADC=(AvgADCcore-AvgADCcoreE)/AvgADCcore,紧邻过渡区域的核心区域边缘部分的表观弥散系数标准差相对变化为 δSdADC=(SdADCcore-SdADCcoreE)/SdADCcore,紧邻过渡区域的核心区域边缘部分的表观弥散系数变异系数变化为 δCvADC=δSdADC/δAvgADC。
18、根据权利要求13至17中任一项所述的方法,其特征在于,若该步骤 S6中查找两个以上的连通区域进行特征参数计算,则分别对每一个连通区域进 行特征参数的计算,获得每一个连通区域所对应的特征参数值,比较计算获得 的各个连通区域的特征参数值,输出最大或最小值。
19、一种获取脑部特征参数的系统,其特征在于,该系统包括:
输入装置,用于获取被测者经磁共振扫描仪产生的磁共振弥散加权成像, 包括弥散加权图像、T2加权图像及表观弥散系数图;
脑组织提取模块,用于根据该输入装置获得的T2加权图像,计算提取被测 者的脑组织,去掉非脑组织,输出脑组织图像;
图像处理模块,用于依据计算获得到的过渡区域表观弥散系数阈值对表观 弥散系数图中对应于脑组织图像的体素进行表观弥散系数低信号约束的二值 化,获得二值化图像,依据二值化图像及计算获得的核心区域表观弥散系数阀 值估计核心区域及过渡区域,根据计算获得的核心区域的弥散加权图像高信号 阀值对估计的核心区域进行高信号约束处理,获得核心区域和过渡区域;以及特征参数计算单元,计算核心区域及过渡区域的特征参数。
20、根据权利要求19所述的系统,其特征在于,该输入装置进一步包括用 于将T2加权图像、弥散加权图像及对应的表观弥散系数图的数据转换为低位数 据输出的数据处理单元,该数据处理单元的输出端连接该图像处理模块和脑组 织提取模块。
21、根据权利要求19所述的系统,其特征在于,该图像处理模块包括:正常表观弥散系数值获取模块,分别与该脑组织提取模块和该输入装置相 连,用于在该脑组织图像范围内获取被测者的正常脑组织的表观弥散系数值;
表观弥散系数低信号阈值计算模块,用于计算该正常脑组织的表观弥散系 数值与阀值系数的积,分别获得该核心区域表观弥散系数阀值及过渡区域表观 弥散系数阈值;
弥散加权图像高信号阀值计算模块,执行以下计算:选取所有脑组织体素 中弥散加权图像灰度不小于一常数的所有体素,这些体素在弥散加权图像上的 灰度均值与标准差分别计为AvgDWI(z)与SdDWI(z);弥散加权图像高信号阈值 为DWITh(z)=AvgDWI(z)+CC1*SdDWI(z),其中CC1为常数,*表示乘法;及低信号约束二值化模块,与输入装置、脑组织提取模块和表观弥散系数低 信号阈值计算模块连接,用于根据该过渡区域表观弥散系数阈值对表观弥散系 数图进行低信号约束二值化处理,获得该二值化图像;
估计单元,与低信号约束二值化模块和表观弥散系数低信号阈值计算模块 连接,用于根据该二值化图像估计核心区域及过渡区域;
高信号约束处理单元,与估计单元和弥散加权图像高信号阀值计算模块连 接,用于依据计算获得的核心区域的弥散加权图像高信号阀值对核心区域进行 高信号约束处理;
判定单元,判定表观弥散系数小于核心区域的表观弥散系数阈值的体素集 合为核心区域,判定表观弥散系数介于核心区域的表观弥散系数阈值和过渡区 域的表观弥散系数阈值之间的体素集合为过渡区域;及特征参数计算单元,与判定单元连接,用于在该计算的核心区域及过渡区 域中,查找至少一个前景体素数目最多的连通区域,并针对此连通区域计算核 心区域及过渡区域的特征参数。
22、根据权利要求21所述的系统,其特征在于,该高信号约束处理单元执 行如下操作:核心区域的弥散加权图像灰度均值计为DWIAvgF;
与核心区域相邻但不属于核心区域的所有体素的弥散加权图像灰度均值计 为DWIAvgB;
弥散加权图像高信号阈值计为DWITh(z);
若核心区域满足(DWIAvgF-DWIAvgB)>CC2或(DWIAvgF-DWITh(z)) >CC3,则核心区域和过渡区域保留,否则它们将被设置为背景,其中CC2与 CC3为两常数。
23、根据权利要求21所述的系统,其特征在于,该估计单元包括:第一单元,用于根据二值化图像,在每个脑组织切片上查找前景连通区域;
第一伪影去除单元,用于保留前景连通区域体积大于或等于第一预设体积 的部分为前景区域,并且在该前景连通区域中至少存在大于或等于第二预设体 积的体素,且这些体素的表观弥散系数小于核心区域的表观弥散系数阈值,其 余区域设置为背景区域。
24、根据权利要求21所述的系统,其特征在于,该图像处理模块还包括: 恢复单元,串联在该高信号约束处理单元与判定单元之间,用于查找每一前景 体素的临近体素,并将该临近体素中表观弥散系数不大于过渡区域的表观弥散 系数阈值的体素点设置为前景体素。
25、根据权利要求24所述的系统,其特征在于,该图像处理模块还包括: 第二伪影去除单元,串联在该恢复单元与判定单元之间,用于查找前景连通区 域,将该前景连通区域中体积小于第三预设体积的区域设置为背景区域。
26、一种溶栓指征生成系统,其特征在于,该系统包括:
输入装置,用于获取被测者经磁共振扫描仪产生的磁共振弥散加权成像, 包括弥散加权图像、T2加权图像及表观弥散系数图;
脑组织提取模块,用于根据该输入装置获得的T2加权图像,计算提取被测 者的脑组织,去掉非脑组织,输出脑组织图像;
图像处理模块,用于根据计算获得的过渡区域表观弥散系数阈值对表观弥 散系数图中对应于脑组织图像的体素进行表观弥散系数低信号约束的二值化, 获得二值化图像,依据二值化图像及计算获得的核心区域表观弥散系数阀值估 计核心区域及过渡区域,根据计算获得的核心区域的弥散加权图像高信号阀值 对估计的核心区域进行高信号约束处理,获得核心区域和过渡区域;
特征参数计算单元,计算核心区域及过渡区域的特征参数;
训练数据库,用于存储过渡区域和核心区域的预设阈值;及
判断单元,用于将该特征参数计算单元输出的特征参数与该预设阈值进行 比较,输出判断结果。
27、根据权利要求26所述的系统,其特征在于,该训练数据库中存储的预 设阈值至少包括:核心区域的表观弥散系数变异系数、过渡区域沿着径向的表 观弥散系数的变化总量、核心区域的体积、核心区域和过渡区域的体积比率、 紧邻过渡区域的核心区域边缘部分的表观弥散系数均值相对变化、表观弥散系 数标准差相对变化、表观弥散系数变异系数变化等参数的限值。
28、一种溶栓指征生成方法,包括以下步骤:
步骤S1、选用依据磁共振获得的被测者的磁共振弥散加权成像,包括弥散 加权图像、T2加权图像和表观弥散系数图;
步骤S2、依据该T2加权图像,计算区分脑组织和非脑组织,获得去掉非脑 组织的脑组织图像;
步骤S3、依据计算获得的过渡区域表观弥散系数阈值,对表观弥散系数图 中对应于脑组织图像的体素进行表观弥散系数低信号约束的二值化,获得二值 化图像;
步骤S4、依据二值化图像及计算获得的核心区域表观弥散系数阈值,估计 核心区域及过渡区域;
步骤S5、依据计算获得的核心区域的弥散加权图像高信号阀值对估计的核 心区域进行高信号约束处理,获得核心区域和过渡区域;
步骤S6、计算核心区域及过渡区域的特征参数;
步骤S7、计算获得的特征参数与预先存储的预设阈值进行比较,输出判断 结果。
29、根据权利要求28所述的方法,其特征在于,该步骤s7中,该预设阈值 通过对过渡区域的径向距离、过渡区域的表观弥散系数梯度、过渡区域的表观 弥散系数变化总量、核心区域的表观弥散系数均值、核心区域的表观弥散系数 变异系数、核心区域体积、核心区域和过渡区域的体积比率以及紧邻过渡区域 的核心区域边缘部分的表观弥散系数均值变化、表观弥散系数标准差变化、表 观弥散系数变异系数变化中的一个或几个参数进行训练获得。