[发明专利]基于群配准算法的磁共振图像心肌应变测定方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于群配准算法的磁共振图像心肌应变测定方法及系统，包括：步骤S1：从心脏磁共振电影图像的舒张末期图像中分割出左心室心肌，并根据分割结果对图像序列进行预处理、计算方向场；步骤S2：使用基于全局或局部低秩差异性度量的群配准算法配准图像序列，估计出位移场；步骤S3：利用方向场与位移场计算左心室心肌应变相关参数。本发明使用基于群配准的方法消除了累积误差，从而能更为准确地测定心肌应变，尤其是时序上靠后的舒张期应变。该方法所使用的全局或局部低秩差异性可以更为精确地度量多张电影图像间的运动变化，对伪影更加鲁棒。此外，空间正则项与循环时间正则项的联合使用进一步提升了该方法的准确性。

技术领域

本发明涉及医学图像处理领域，具体地，涉及一种基于群配准算法的磁共振图像心肌应变测定方法及系统，更为具体地，涉及一种基于群配准算法的心脏磁共振电影图像心肌应变测定方法及系统。

背景技术

心肌应变(myocardial strain)是指相对于无应力状态时(舒张末期)，局部心肌在指定方向上的百分比长度变化。它可用于定量描述左心室的舒张与收缩功能，展现出识别亚临床左心室功能障碍的潜力。

心脏磁共振电影成像是目前非侵入式心脏结构与功能评估的金标准。它能反映心动周期各个阶段与心脏各个层面的解剖结构，且具有分辨率高、软组织对比度好、无电离辐射等优点，因此被广泛应用于每搏输出量、射血分数、心肌应变等临床指标的测定。心脏电影成像通常基于两种成像序列：平衡式稳态自由进动(balanced Steady State FreePrecession，bSSFP)序列和破坏梯度回波序列(Spoiled Gradient Echo)。电影图像通常是二维图像序列，时间上包含整个心动周期，空间上通过多层覆盖整个心脏。心脏磁共振电影成像有不同的成像视角，包括短轴视角、2腔长轴视角(垂直长轴)、4腔长轴视角(水平长轴)、3腔长轴视角等。

心血管磁共振特征追踪(Cardiovascular Magnetic Resonance-FeatureTracking，CMR-FT)是一类从常规心脏磁共振电影图像中测定心肌应变的方法。CMR-FT利用短轴图像测定周向应变(circumferential strain)与径向应变(radial strain)；利用长轴图像(常用2腔)测定纵向应变(longitudinal strain)与径向应变。CMR-FT快速、无创，无需使用任何造影剂。相较于标准方法加标记的磁共振成像(tagging-Magnetic ResonanceImaging，tagging-MRI)，CMR-FT不需要额外的耗时序列，并且可用于对未做过应变成像的患者进行回顾性分析。目前，大多数CMR-FT方法基于光流(optical flow)或者顺序成对配准(sequentially pairwise registration)。基于光流的方法虽然速度较快，但高度依赖于图像中明显的局部结构，例如斑点，而这些结构在电影图像的心肌区域很少见。相比之下，基于成对配准的方法通过利用上下文信息来增强对局部伪影的鲁棒性。但是，由于其运动估计也是逐帧进行的，因此追踪误差会在整个心动周期中不断累积，导致最终测定出的心肌应变不够准确，尤其是在时序上靠后的舒张期，这种现象被称为漂移效应(drifteffect)。

专利文献CN103340628B，公开了一种心脏实时电影成像图像处理方法和系统。所述方法包括：从心脏实时电影成像图像中选定的左心室中心设置基准点，根据所述基准点定位右心室；从心脏实时电影成像图像中选取区域，并对所述区域进行分割，得到边界点；对所述边界点进行拟合得到左心室中心及左心室面积；记录随时间变化的拟合的左心室中心得到呼吸运动信号，并确定呼气末期；计算呼气末期的所有帧图像两两之间的互相关系数，选取互相关系数最小的两帧图像，并将两帧图像中拟合得到的左心室面积大的为心脏舒张末期图像，两帧图像中拟合得到的左心室面积小的为心脏收缩末期图像。但该发明没有使用基于全局或局部低秩差异性度量的群配准算法配准图像序列估计出位移场，利用方向场与位移场计算左心室心肌应变相关参数。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于群配准算法的磁共振图像心肌应变测定方法及系统。