[发明专利]一种用于磁共振指纹成像的快速字典搜索方法

摘要

本发明公开了一种用于磁共振指纹成像的快速字典搜索方法。它包括以下步骤：S1：对任意给定的MRF扫描序列及其扫描参数，通过磁共振扫描设备运行该MRF扫描序列得到每个像素位置处的实际采集到的磁共振指纹S；S2：搜索每个像素相应的物理特征参数，搜索某个像素相应的物理特征参数包括以下步骤：将该像素的磁共振指纹信号S与其对应的信号字典D进行匹配，找到与该像素的磁共振指纹S最接近的匹配项，该最接近的匹配项就是该像素相应的物理特征参数；S3：将所有像素的物理特征参数分别集成后即得到所需的完整的物理特征图像。本发明能够有效降低搜索计算复杂度，减少计算时间，提高搜索效率。

主权项

1.一种用于磁共振指纹成像的快速字典搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对任意给定的MRF扫描序列及其扫描参数，通过磁共振扫描设备运行该MRF扫描序列得到每个像素位置处的实际采集到的磁共振指纹S；S2：搜索每个像素相应的物理特征参数，搜索某个像素相应的物理特征参数包括以下步骤：将该像素的磁共振指纹信号S与其对应的信号字典D进行匹配，找到与该像素的磁共振指纹S最接近的匹配项，该最接近的匹配项就是该像素相应的物理特征参数；S3：将所有像素的物理特征参数分别集成后即得到所需的完整的物理特征图像；物理特征参数包括T₁，T₂，ΔB，信号字典D的每个字典条目包括T₁，T₂，ΔB，将某个象素对应的磁共振指纹S与其对应的信号字典D进行匹配，找到最接近的匹配项，从而得到这个像素相应的物理特征参数的方法为以下三种方法中的一种：方法一包括以下步骤：M1：设定T₁和T₂的初始值；M2：根据当前查找到的最新T₁值和最新T₂值，在指定ΔB范围根据周期TR以最低边界为起点以周期TR为间隔，将磁共振指纹S与信号字典D的字典条目依次匹配，找到当前最佳匹配点(T₁，T₂，ΔB)，以找到的当前最佳匹配点(T₁，T₂，ΔB)为中心左右距离半个周期为范围，步长为最小ΔB搜索分辨率的5倍再次搜索找到最新的当前最佳匹配点(T₁，T₂，ΔB)；在指定的最大搜索范围内从当前最佳匹配点(T₁，T₂，ΔB)的ΔB为种子点向左和向右以周期为步长遍历整个范围找到最新的当前最佳匹配点(T₁，T₂，ΔB)；以当前最佳匹配点(T₁，T₂，ΔB)为中心，左右各半个周期为范围，最小分辨率为步长进行字典条目匹配来获取或者实时生成，最终确定最佳匹配点(T₁，T₂，ΔB)，将相对应的ΔB值设定为最新ΔB值；M3：根据当前查找到的最新ΔB值和最新T2值，采用聚焦变焦技术快速查找T1，包括以下步骤：将当前T1搜索视野窗的中心设为当前的T1值，T1搜索视野窗大小为T1搜索最大范围的1/4，比较T1搜索视野窗的中心、T1搜索视野窗两个边缘点、磁共振指纹之间匹配程度大小，并将T1搜索视野窗平移使得它的中心位于这3个位置中匹配程度最高的地方，重复这个比较和平移直至T1搜索视野窗在搜索范围内不再移动，然后将T1搜索视野窗的视野减少到当前大小的1/4，重复以上搜索；多次重复以上的缩小视野平移T1搜索视野窗的步骤直至视野大小与指定分辨率相同为止，最终T1搜索视野窗的中心点的T₁值设定为最新T₁值；M4：根据当前查找到的最新ΔB值和最新T₁值，采用步骤M3中聚焦变焦技术快速查找T2，最终T2搜索视野窗的中心点的T₂值设定为最新T₂值；M5：重复执行一次步骤M3和步骤M4；M6：最终得到的T₁值、T₂值、ΔB值为这个像素相应的物理特征参数(T₁，T₂，ΔB)；方法二包括以下步骤：M1：设定T₁和T₂的初始值：M2：根据当前查找到的最新T₁值和最新T₂值，从信号字典D中提取一个信号字典子集D₁＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₁只包含对应的T₁值和T₂值为当前最新值且ΔB可以为任意值的项，即该信号字典子集D₁中的项随ΔB值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₁中的每一项进行比较，从信号字典子集D₁中找到与磁共振指纹S匹配度最高的信号字典子集项，从而确定与该信号字典子集项相对应的ΔB值，将该ΔB值设定为最新ΔB值；M3：根据当前查找到的最新ΔB值和最新T2值，从信号字典D中提取一个新的信号字典子集D₂＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₂只包含对应的ΔB值和T₂值为当前最新值且T₁可以为任意值的项，即该信号字典子集D₂中的项随T₁值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₂中的每一项进行比较，从信号字典子集D₂中找到与磁共振指纹S匹配度最高的信号字典子集项，从而确定与该信号字典子集项相对应的T₁值，将该T₁值设定为最新T₁值；M4：根据当前查找到的最新ΔB值和最新T₁值，从信号字典D中提取一个新的信号字典子集D₃＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₃只包含对应的ΔB值和T₁值为当前最新值且T₂可以为任意值的项，即该信号字典子集D₃中的项随T₂值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₃中的每一项进行比较，从信号字典子集D₃中找到与磁共振指纹S匹配度最高的信号字典子集项，从而确定与该信号字典子集项相对应的T₂值，将该T₂值设定为最新T₂值；M5：重复执行一次步骤M3和步骤M4；M6：重复执行一次步骤M2；M7：根据当前查找到的最新ΔB值，从信号字典D中提取一个新的信号字典子集D₄＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₄只包含对应的ΔB值为当前最新值且T₁、T₂可以为任意值的项，即该信号字典子集D₄中的项随T₁值及T₂值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₄中的每一项进行比较，从信号字典子集D₄中找到与磁共振指纹S匹配度最高的信号字典子集项，该信号字典子集项包含的T₁值、T₂值、ΔB值为这个像素相应的物理特征参数(T₁，T₂，ΔB)；方法三包括以下步骤：M1：设定T₁和T₂的初始值；M2：根据当前查找到的最新T₁值和最新T₂值，从信号字典D(T₁，T₂，ΔB)中提取一个信号字典子集D₁＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₁只包含对应的T₁值和T₂值为当前最新值且ΔB可以为任意值的项，即该信号字典子集D₁中的项随ΔB值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₁中的每一项进行相关系数计算，得到若干个相关系数CC，相关系数CC的计算公式为：x_j代表采集到的磁共振指纹S中时间序列的某个时间点的值，y_j代表信号字典子集D₁中时间序列的某个时间点的值，N为时间点个数，比较计算得到的若干个相关系数CC值，从中找出最大的相关系数CC值以及其对应的信号字典子集项，从而确定与该信号字典子集项相对应的ΔB值，将该ΔB值设定为最新ΔB值；M3：根据当前查找到的最新ΔB值和最新T2值，从信号字典中提取一个新的信号字典子集D₂＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₂只包含对应的ΔB值和T₂值为当前最新值且T₁可以为任意值的项，即该信号字典子集D₂中的项随T₁值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₂中的每一项进行相关系数计算，得到若干个相关系数CC，并找出最大的相关系数CC值以及其对应的信号字典子集项，从而确定与该信号字典子集项相对应的T₁值，将该T₁值设定为最新T₁值；M4：根据当前查找到的最新ΔB值和最新T₁值，从信号字典中提取一个新的信号字典子集D₃＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₃只包含对应的ΔB值和T₁值为当前最新值且T₂可以为任意值的项，即该信号字典子集D₃中的项随T₂值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₃中的每一项进行相关系数计算，得到若干个相关系数CC，并找出最大的相关系数CC值以及其对应的信号字典子集项，从而确定与该信号字典子集项相对应的T₂值，将该T₂值设定为最新T₂值；M5：重复执行一次步骤M3和步骤M4；M6：重复执行一次步骤M2；M7：根据当前查找到的最新ΔB值，从信号字典中提取一个新的信号字典子集D₄＝D(T₁，T₂，ΔB)，这个信号字典子集D₄只包含对应的ΔB值为当前最新值且T₁、T₂可以为任意值的项，即该信号字典子集D₄中的项随T₁值及T₂值变化而变化，然后将实际采集到的磁共振指纹S与信号字典子集D₄中的每一项进行相关系数计算，得到若干个相关系数CC，并找出最大的相关系数CC值以及其对应的信号字典子集项，该信号字典子集项为最接近的匹配项，该信号字典子集项包含的T₁值、T₂值、ΔB值为这个像素相应的物理特征参数(T₁，T₂，ΔB)。