【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及醫學圖像處理，具體為一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法。
技術介紹
1、目前運用于臨床的磁共振脂肪抑制技術有：頻率選擇飽和法(fs)、短反轉時間的反轉恢復技術(stir)、頻率選擇反轉脈沖脂肪抑脂技術(包括spir、spair技術)、選擇性水或脂肪激發技術(包括proset、wats及spgr)、化學位移反相位成像技術(dixon)等。
2、fs利用脂肪和水分子中質子的進動頻率的差別，給予與脂肪質子進動頻率一致的預脈沖，使脂肪中的質子飽和來實現脂肪抑制的目的。其優點是選擇性高，抑制的幾乎全是脂肪組織信號，對其他組織的信號影響較小。但對場強及其磁場的均勻性要求高，故一般用于中高場機器。stir是一種幅度選擇飽和技術,是基于人體組織不同的t1值進行成像的,其場強依賴性和場均勻性要求低，但圖像信噪比差。頻率選擇反轉脈沖脂肪抑脂技術可看作fs與stir技術的結合，spir技術縮短了掃描時間，但對場強和場均勻性要求較高，spair技術壓脂更徹底，但延長了掃描時間。proset和wats技術利用脂肪與水的化學位移效應，在頻率選擇法的基礎上同時具有空間選擇性，選擇性脂肪激發或者水激發。spgr技術通過施加擾相rf脈沖消除t2成分的干擾，因此反映t1較好。
3、dixon在1984年首次提出了水、脂分離的化學位移mri方法。dixon技術利用水和脂肪的共振頻率的差別，一次可得到同相位圖、反相位圖、水圖和脂肪圖，對場強的要求有所降低，但易受運動偽影影響。但改良后的dixon技術(fted、id
4、但是目前的圖割算法對于脂肪組織不是連續的情況，容易得到錯誤的水脂分離結果，在盆腔、頸椎等人體結構復雜區域尤為常見，因此，本專利技術提出一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供了一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，結合脂肪多峰模型和可變降維(還可以利用壓縮感知、并行成像、半傅里葉采集技術等)，可以大大加速序列的掃描，抑制生理上和病人運動造成的運動偽影，降低掃描時間，給醫生和患者帶來更好的檢查體驗，是未來磁共振成像領域的發展方向。
2、本專利技術所解決的技術問題為：如何將醫學采集圖像中的脂肪分量和水分量分離開，避免大面積的水脂互換現象發生。
3、本專利技術可以通過以下技術方案實現：一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，該方法包括如下步驟：
4、步驟一、輸入n個回波的原始圖像，且n≥3，并采用不同的降采樣因子得到降采樣后的圖像；
5、步驟二、構建3個初始場圖，分別標記為場圖fm1initial、fm2initial和場圖fm3initial，其中場圖fm1initial和場圖fm2initial取各自前兩個回波的圖像域數據做共軛相減結果，場圖fm3initial為在空白矩陣點上設置初始值a后的結果；
6、步驟三、針對上述三個初始場圖各自進行降維并簡化至二值化選取模型，隨后基于圖割的場圖迭代，從而得到對應的場圖fm1、fm2和fm3，并計算三個得到的場圖的范圍；
7、步驟四、對三個場圖范圍進行連續對比判斷，并確定最終場圖fm；
8、步驟五、將最終場圖fm代入至不同時刻對應場的單個點q信號強度模型公式中，進而求解出水脂分離的圖像。
9、本專利技術的進一步技術改進在于：在基于化學位移的序列掃描過程中，采集不同te時間(t1,t2,···,tn)的信號，對于tn時刻，單個點q的信號強度sq(tn)表示為：
10、
11、其中：fb,q(單位：hz)是由于靜磁場不均勻引起的局部磁場偏移；ρw,q和ρf,q分別表示水和脂肪成分的幅值；
12、ff(單位：hz)表示脂肪相對于水的頻率偏移，為已知參數；
13、且表示橫向磁化矢量衰減的時間常數。
14、本專利技術的進一步技術改進在于：對初始場圖進行降維簡化的具體步驟包括：
15、(1)構建關于點q的誤差函數式并進行最小化處理，得到水或脂肪幅值ρ以及局部磁場偏移f的最大似然估計：
16、
17、sq＝[sq(t1)···sq(tn)]
18、(2)用懲罰極大似然框架，計算完成場圖的估計：
19、
20、其中，δq是點q的局部近鄰，μ是平衡數據一致性和解的平滑性的正則化系數，wq,j是空間依賴權重，v(fb,q,fb,j)是場圖粗糙度的懲罰項，且v(fb,q,fb,j)＝(fb,q,fb,j)2；
21、(3)利用可變投影來進行降維，通過將最小化得到非線性參數fb,q，其中，ψ(fb,q)是個n×2的矩陣，且n＝1,2,···n，+表示逆偽矩陣；
22、從而步驟(2)中的場圖估計可以離散化表示為：
23、
24、(4)對離散范圍進行限定，則每個點的場的可能性存在ω種，取其子集，使每個點的場圖只有當前的場圖值和將要改變的場圖值兩種可能性，則步驟(3)中的場圖表達式可簡化為：
25、
26、本專利技術的進一步技術改進在于：對簡化的場圖表達式使用圖割算法，在局部極小點間進行兩兩迭代選擇，確定使用當前場值或下一次場值，并在全局范圍內找到最小值，從而確定出三個初始場圖對應得到的場圖fm1、fm2和fm3以及對應的場圖范圍range1、range2和range3。
27、本專利技術的進一步技術改進在于：確定最終場圖的判斷過程如下：
28、當range1≤range2且range1≤range3，則令最終的場圖fm＝fm1，否則執行下一步判斷；
29、當range2≤range1且range2≤range3，則令最終的場圖fm＝fm2，否則執行下一步判斷；
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【技術保護點】
1.一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，在基于化學位移的序列掃描過程中，采集不同TE時間(t1,t2,···,tn)的信號，對于tn時刻，單個點q的信號強度sq(tn)表示為：
3.根據權利要求2所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，對初始場圖進行降維簡化的具體步驟包括：
4.根據權利要求3所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，對簡化的場圖表達式使用圖割算法，在局部極小點間進行兩兩迭代選擇，確定使用當前場值或下一次場值，并在全局范圍內找到最小值，從而確定出三個初始場圖對應得到的場圖fm1、fm2和fm3以及對應的場圖范圍range1、range2和range3。
5.根據權利要求1所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，確定所述最終場圖的判斷過程如下：
6.根據權利要求4所述的一種用于磁共振水
7.根據權利要求1所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，所述初始值A具體設置為150Hz。
...【技術特征摘要】
1.一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，在基于化學位移的序列掃描過程中，采集不同te時間(t1,t2,···,tn)的信號，對于tn時刻，單個點q的信號強度sq(tn)表示為：
3.根據權利要求2所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，對初始場圖進行降維簡化的具體步驟包括：
4.根據權利要求3所述的一種用于磁共振水脂分離技術消除大面積水脂互換的方法，其特征在于，對簡化的場圖表達式使用圖割算法，在局部極小點間進行...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁克誠，劉慶云，羅鵬輝，王長亮，祁甫浪，周玉福，周建太，張華彬，王佳恩，張容，
申請(專利權)人：安徽福晴醫療裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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