一种通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法

摘要

一种通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤1：对DWI和ASL进行多模态配准，并计算对称轴；步骤2：通过ASL计算出CBF，并计算CBF异常区域；步骤3：通过DWI计算表观弥散系数ADC，并计算DWI和ADC异常区域，计算不匹配区域作为缺血半暗带。本发明使用双侧对比的方式，通过异常侧与正常侧对比，避免了因患者个体差异，导致绝对阈值不能准确反映缺血半暗带情况的问题。并且通过配准DWI和ASL图像，再计算DWI对称轴来代替ASL对称轴，解决了ASL图像计算对称轴困难的问题。能够准确得到缺血半暗带的分割结果。

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像领域，具体涉及一种通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法。

背景技术

缺血性脑卒中是最常见的脑卒中类型，其发病率、致残率、死亡率和复发率均较高。目前，临床常用弥散加权成像DWI与核磁灌注加权成像PWI的不匹配来确定缺血半暗带，而PWI多用动态磁敏感对比增强成像，需要注射对比剂，既耗时又有损伤，且高压注射有一定危险性。

动脉自旋标记ASL利用血液中的水作为内源性示踪剂，显示脑组织的灌注信息，相较于核磁灌注加权成像PWI而言，其优点在于不需要注射造影剂就能完成扫描，但缺点是分辨率较低并且信噪比较差。

利用ASL与DWI的不匹配也可以用于确定缺血半暗带。利用ASL计算出脑血流量CBF，再使用绝对阈值对CBF进行处理，计算出缺血区域，用DWI的高亮区域作为梗死区，这两部分区域的不匹配区域就为缺血半暗带。

由于ASL本身的分辨率低和信噪比差的问题，通过ASL与DWI的不匹配得到缺血半暗带的处理过程一般都是由手动完成的，耗时耗力，而且由于跟个人的操作相关，导致结果的主观性强、可重复性差。

发明内容

针对手动处理ASL与DWI的不匹配耗时耗力、主观性强、可重复性差的问题，本发明提出一种通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法，能够快速、客观、可重复的实现缺血半暗带的区域分割。

为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法，其特征在于，利用配准DWI和ASL图像，来通过DWI计算ASL图像的对称轴；通过双侧对比，得出异常区域判断，而不是通过绝对值进行判断；通过DWI和ASL图像，自动化得到缺血半暗带。

包括以下几个步骤：

步骤1：对DWI和ASL进行多模态配准，并计算对称轴；

步骤2：通过ASL计算出CBF，并计算CBF异常区域；

步骤3：通过DWI计算表观弥散系数ADC，并计算DWI和ADC异常区域，计算不匹配区域作为缺血半暗带。

所述步骤1具体包括如下步骤：

步骤1.1：使用互信息配准方法对DWI序列和ASL序列进行配准；

因图像分辨率和图像质量差，并且包含病灶的情况下，ASL图像难以找到对称轴，利用配准，在DWI图像上找到的对称轴可以应用在ASL图像上解决其对称轴难以计算的问题；

步骤1.2：计算DWI的对称轴，具体实现如下：

使用最大类间差方法，求得DWI的阈值，分离出图像背景和脑组织，得到脑组织的二值化图像，脑组织部分值为1，其他部分为0，然后计算脑组织的质心，并将质心平移到图像中心，从与横轴方向夹角为0°开始作为临时对称轴，以1°的间隔旋转，共180°，每次旋转都计算关于对称轴的两侧脑组织的对称性，该对称性通过计算对称轴两侧的脑组织二值化图像的异或获得，即像素值相同则结果为0，不同为1，计算获得所有像素异或值的和最小的角度，作为对称轴的角度，计算该角度下通过质心的直线，作为对称轴。

所述步骤2具体包括如下步骤：

步骤2.1：通过ASL计算出CBF，一般伴随ASL数据会包含处理过的CBF数据，但如果不包含该数据，需要通过ASL的控制像减去标记像得到CBF。

步骤2.2：通过上一步骤计算出的对称轴，将脑组织分为两侧；分别计算两侧CBF的均值C

步骤2.3：以正常侧所有像素对应CBF值的中值作为参考值T

所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1：通过DWI计算出ADC。一般伴随DWI数据会包含处理过的ADC数据，但如果不包含该数据，需要通过DWI序列中的B

步骤3.2：以620为阈值，在ADC上标记候选区域R

步骤3.3：从R

一种用于通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的装置，其特征在于，包括：

模块1，用于对DWI和ASL进行多模态配准，并计算对称轴；

模块2：用于计算CBF以及CBF异常区域；

模块3：用于计算表观弥散系数ADC，以及DWI和ADC异常区域作为缺血半暗带。

一种用于通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带存储和处理的装置，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现所述的通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法。

一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法。

多模态配准可以使用互信息以外的方法，如基于特征图像配准方法、基于灰度图像配准的SSDA算法、基于变换域图像配准的傅里叶变换域配准算法等。两种方法虽然性能相差不大，但互信息配准方法最为广泛使用，其他方法结果没有互信息配准方法稳定。

本发明使用双侧对比的方式，通过异常侧与正常侧对比，避免了因患者个体差异，导致绝对阈值不能准确反映缺血半暗带情况的问题。并且通过配准DWI和ASL图像，再计算DWI对称轴来代替ASL对称轴，解决了ASL图像计算对称轴困难的问题。能够准确得到缺血半暗带的分割结果。

附图说明

图1为通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的流程图；

图2为通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。

如图1所示，一种通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1：对DWI和ASL进行多模态配准，并计算对称轴；

步骤2：通过ASL计算出CBF，并计算CBF异常区域；

步骤3：通过DWI计算表观弥散系数ADC，并计算DWI和ADC异常区域，计算不匹配区域作为缺血半暗带。

所述步骤1具体包括如下步骤：

步骤1.1：使用互信息配准方法对DWI序列和ASL序列进行配准；因图像分辨率和图像质量差，并且包含病灶的情况下，ASL图像难以找到对称轴，利用配准，在DWI图像上找到的对称轴可以应用在ASL图像上解决其对称轴难以计算的问题。

步骤1.2：计算DWI的对称轴。具体实现如下：使用最大类间差方法，求得DWI的阈值，分离出图像背景和脑组织，得到脑组织的二值化图像，脑组织部分值为1，其他部分为0。然后计算脑组织的质心，并将质心平移到图像中心，从与横轴方向夹角为0°开始作为临时对称轴，以1°的间隔旋转，共180°，每次旋转都计算关于对称轴的两侧脑组织的对称性，该对称性通过计算对称轴两侧的脑组织二值化图像的异或获得，即像素值相同则结果为0，不同为1，计算获得所有像素异或值的和最小的角度，作为对称轴的角度，计算该角度下通过质心的直线，作为对称轴。

所述步骤2具体包括如下步骤：

步骤2.1：通过ASL计算出CBF，一般伴随ASL数据会包含处理过的CBF数据，但如果不包含该数据，需要通过ASL的控制像减去标记像得到CBF。

步骤2.2：通过上一步骤计算出的对称轴，将脑组织分为两侧；分别计算两侧CBF的均值C

步骤2.3：以正常侧所有像素对应CBF值的中值作为参考值T

所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1：通过DWI计算出ADC。一般伴随DWI数据会包含处理过的ADC数据，但如果不包含该数据，需要通过DWI序列中的B

步骤3.2：以620为阈值，在ADC上标记候选区域R

步骤3.3：从R

使用本方法得到的结果如图2所示，其中红色区域为梗死区域R

一种用于通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的装置，其特征在于，包括：

模块1，用于对DWI和ASL进行多模态配准，并计算对称轴；

模块2：用于计算CBF以及CBF异常区域；

模块3：用于计算表观弥散系数ADC，以及DWI和ADC异常区域作为缺血半暗带。

一种用于通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带存储和处理的装置，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现所述的通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法。

一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的通过DWI与ASL自动确定缺血半暗带的方法。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。