磁共振弥散张量成像的参数误差估计方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种磁共振弥散张量成像的参数误差估计方法和装置，其中，所述方法包括：通过磁共振扫描，采集弥散加权图；根据弥散加权图分别估计弥散加权图中每个像素点的弥散张量；根据所述弥散张量分别计算各向异性系数和平均弥散系数；计算所述弥散加权图的误差图；根据所述弥散张量和所述弥散加权图的误差图计算弥散张量的误差；将弥散张量的误差、各向异性系数和平均弥散系数代入预先建立的参数误差计算模型中计算得出平均弥散系数误差和各向异性系数误差。上述方法和装置可以直观的表示出磁共振弥散成像参数图中的误差分布情况，从而便于对弥散张量成像的图像质量评估。
【专利说明】磁共振弥散张量成像的参数误差估计方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁共振成像【技术领域】，特别是涉及一种磁共振弥散张量成像的参数误 差估计方法和装置。
【背景技术】
[0002] 磁共振弥散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI)是磁共振成像的一种特 殊形式，其利用组织中水分子的自由热运动各项异性的原理，来探测组织的微观结构。作为 一种新型的无创检测技术，DTI可用于神经系统，肌肉等组织器官的成像，为多发硬化，弥散 性脑损伤，肝肿瘤，心肌梗死等重大疾病的早期诊断提供重要的影像学资料。
[0003] 弥散张量成像过程如下：首先用磁共振采集一组数据，包括一幅T2加权图像（一 般称为b0图像）和在N个不同方向施加弥散梯度获得的弥散加权图像（DWI)，二者幅值满 足单指数模型，其中，S。为b0图像，S为DWI，b为弥散加权因子，g为弥散 梯度方向，D是弥散张量，为3 X 3对称矩阵，含6个未知数；然后，用最小二乘法拟合弥散张 量，因弥散张量共有6个未知数，因此弥散加权图像个数N最少为6个；最后，利用弥散张量 计算出弥散相关参数，如各向异性系数（FA)、平均弥散系数（MD)等，用于研究和诊断中，FA 和MD的计算公式为：
[0004] MD = ( λ !+ λ 2+ λ 3) /3
[0005]
【权利要求】
1. 一种磁共振弥散张量成像的参数误差估计方法，所述方法包括： 通过磁共振扫描，采集弥散加权图； 根据弥散加权图分别估计弥散加权图中每个像素点的弥散张量； 根据所述弥散张量分别计算各向异性系数和平均弥散系数； 计算所述弥散加权图的误差图； 根据所述弥散张量和所述弥散加权图的误差图计算弥散张量的误差； 将弥散张量的误差、各向异性系数和平均弥散系数代入预先建立的参数误差计算模型 中计算得出平均弥散系数误差和各向异性系数误差。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据弥散加权图分别估计弥散加权 图中每个像素点的弥散张量的步骤，包括： 获取弥散加权图中的弥散加权因子和弥散梯度方向； 根据所述弥散加权因子和弥散梯度方向用最小二乘法分别估计弥散加权图中每一像 素点的弥散张量。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算弥散加权图的误差图的步骤，包 括： 获取弥散加权图中的信噪比； 根据所述信噪比仿真出多幅噪声图，将所述噪声图的幅值作为所述弥散加权图的误差 图。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：建立参数误差计算模型 的步骤，具体包括： 将平均弥散系数的计算公式中包含的弥散参数转换为弥散张量矩阵的迹，得到第一计 算公式； 将第一计算公式代入各向异性系数计算公式，将各向异性系数计算公式中包含的弥散 参数分别转换为弥散张量矩阵的迹和弥散张量矩阵转置与弥散张量矩阵乘积的迹，得到第 二计算公式； 根据误差传递公式、第一计算公式和第二计算公式推导出由弥散张量矩阵表示的参数 误差计算模型，所述参数误差计算模型中包含平均弥散系数误差计算公式和各向异性系数 误差计算公式。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平均弥散系数误差计算公式为：
SMD为平均弥散系数误差，SDk为弥散张量的误差；各向异性系数 误差计算公式为：
S FA为各向 异性系数误差，FA为各向异性系数，tra(D)为弥散张量矩阵的迹，tra(DTD)为弥散张量矩 阵转置和弥散张量矩阵乘积的迹，S Dk为弥散张量的误差，Dk为弥散张量矩阵。
6. -种磁共振弥散张量成像的参数估计装置，其特征在于，所述装置包括： 图像采集模块，用于通过磁共振扫描，采集弥散加权图； 张量估计模块，用于根据弥散加权图分别估计弥散加权图中每个像素点的弥散张量； 系数计算模块，用于根据所述弥散张量分别计算各向异性系数和平均弥散系数； 误差图计算模块，用于计算所述弥散加权图的误差图； 第一误差计算模块，用于根据所述弥散张量和所述弥散加权图的误差图计算弥散张量 的误差； 第二误差计算模块，用于将弥散张量的误差、各向异性系数和平均弥散系数代入预先 建立的参数误差计算模型中计算得出平均弥散系数误差和各向异性系数误差。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述张量估计模块包括： 参数获取模块，用于获取弥散加权图中的弥散加权因子和弥散梯度方向； 弥散张量估计模块，用于根据所述弥散加权因子和弥散梯度方向用最小二乘法分别估 计弥散加权图中每一像素点的弥散张量。
8. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述误差图计算模块包括： 信噪比获取模块，用于获取弥散加权图中的信噪比； 误差图获取模块，用于根据所述信噪比仿真出多幅噪声图，将所述噪声图的幅值作为 所述弥散加权图的误差图。
9. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：计算模型建立模块，用 于建立参数误差计算模型；所述计算模型建立模块包括： 第一计算公式转换模块，用于将平均弥散系数的计算公式中包含的弥散参数转换为弥 散张量矩阵的迹，得到第一计算公式； 第二计算公式转换模块，用于将第一计算公式代入各向异性系数计算公式，将各向异 性系数计算公式中包含的弥散参数分别转换为弥散张量矩阵的迹和弥散张量矩阵转置与 弥散张量矩阵乘积的迹，得到第二计算公式； 计算模型推导模块，用于根据误差传递公式、第一计算公式和第二计算公式推导出由 弥散张量矩阵表示的参数误差计算模型，所述参数误差计算模型中包含平均弥散系数误差 计算公式和各向异性系数误差计算公式。
10. 相据叔刺要龙9所述的装置，其特征在于，所述平均弥散系数误差计算公式为：
SMD为平均弥散系数误差，SDk为弥散张量的误差；各向异性系数 误差计算公式为：
S FA为各向 异性系数误差，FA为各向异性系数，tra(D)为弥散张量矩阵的迹，tra(DTD)为弥散张量矩 阵转置和弥散张量矩阵乘积的迹，S Dk为弥散张量的误差，Dk为弥散张量矩阵。
【文档编号】A61B5/055GK104282021SQ201410510744
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】梁栋, 朱燕杰, 彭玺, 刘新, 郑海荣 申请人:深圳先进技术研究院