一种强化心脏磁共振图像生成方法、系统、终端以及介质

本技术涉及医学图像，特别是涉及一种强化心脏磁共振图像生成方法、系统、终端以及介质。

背景技术：

1、急性心梗是一种常见的冠状动脉疾病，是由于冠状动脉堵塞导致心肌缺血引起的心肌损伤。在急性心梗诊断治疗中，针对梗死位置和程度的快速诊断对于优化治疗方案具有重要意义。心脏磁共振是一种无创影像学检查技术，可提供高分辨率的心脏图像，同时评估心脏功能、心肌血供和心肌损伤情况。在急性心梗的诊疗中，心脏磁共振可以检测到心肌水肿、心肌纤维化和心肌坏死等病理改变，从而帮助医生判断梗死位置、范围和程度。

2、其中，钆剂延迟强化成像是一种在心脏磁共振检查中的常用技术。钆剂延迟强化成像由于可以增强心肌梗死区域的信号强度，可以检测到急性心梗患者心肌梗死的部位、范围和程度，帮助临床医生制定治疗方案。钆剂延迟强化成像的判断标准主要包括钆造影剂的吸收程度、心肌梗死区域的信号强度和延迟强化面积等。

3、钆剂延迟强化心脏磁共振图像由于其显示梗死区域的高准确性已经成为心梗诊断的临床金标准，但钆造影剂无法应用于肾功能不全患者，且可能引起有过敏史的患者的不良反应。因此，规避钆剂注射的同时获取健康心肌和梗死心肌的有效描述信息具有重要临床意义。

4、目前，从无造影剂的平扫心脏磁共振电影图像中获取强化心脏磁共振图像的常用技术途径主要包括基于神经网络从平扫心脏磁共振电影图像中提取纹理、运动等特征进行分析，以预测梗死瘢痕的位置和大小以及利用定量磁共振图像分析梗死区域，但训练神经网络的过程大都需要通过手动标注梗死区域，费时费力；并且，对心肌梗死的程度以及范围等无法提供依据，不适合临床推广。而结合平扫心脏磁共振电影图像和定量参数图像，生成的类似于钆剂延迟强化效果的图像在评估瘢痕大小和透壁性方面与钆剂延迟强化心脏磁共振图像有较好的一致性，而且训练的过程无需手动标注梗死区域，大大降低了构造训练数据集的难度；生成强化图像的解读方式和钆剂延迟强化图像近似，便于临床医生分析诊断，为替代钆剂延迟强化图像提供了可行性。然而，该技术仍需借助定量参数图像作为辅助模态，而定量参数图像的获取较为复杂，不是急性心梗患者检查的常用技术。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种强化心脏磁共振图像生成方法、系统、终端以及介质，用于解决现有技术中仅依据平扫心脏磁共振电影图像无法获取强化心脏磁共振图像的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第一方面提供一种强化心脏磁共振图像生成方法，所述方法包括：

3、构建强化心脏磁共振图像生成模型；

4、基于所述强化心脏磁共振图像生成模型，根据获取的平扫心脏磁共振电影图像生成具有指定对比度类别的强化心脏磁共振图像；

5、其中，所述强化心脏磁共振图像生成模型的构建方式包括：

6、获取多个患者图像样本；其中，每个患者图像样本包括：平扫心脏磁共振电影图像以及钆剂延迟强化心脏磁共振图像；

7、对每个患者图像样本中的平扫心脏磁共振电影图像以及钆剂延迟强化心脏磁共振图像的各扫描层进行层匹配，使配对后的两张扫描层图像之间具有一致的心脏切面位置；

8、对经过匹配的每个患者图像样本中的平扫心脏磁共振电影图像以及钆剂延迟强化心脏磁共振图像分别进行基于以左心室为中心、具有固定分辨率且像素值在设定范围内的图像预处理；

9、基于在每个患者图像样本中的钆剂延迟强化心脏磁共振图像中提取的左心室血池区域的对比度特征，对经过图像预处理后的每个患者图像样本进行对比度分类，以构建患者图像样本训练集；

10、基于所述患者图像样本训练集训练强化心脏磁共振图像生成模型。

11、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述对每个患者图像样本中的平扫心脏磁共振电影图像以及钆剂延迟强化心脏磁共振图像的各扫描层进行层匹配包括：

12、对各患者图像样本进行筛选，以去除成像轴方向差异太大的平扫心脏磁共振电影图像以及对应的钆剂延迟强化心脏磁共振图像；

13、计算筛选后的每个患者图像样本中平扫心脏磁共振电影图像的各扫描层图像的坐标原点到对应钆剂延迟强化心脏磁共振图像的成像轴的投影值，以获得平扫心脏磁共振电影图像以及对应的钆剂延迟强化心脏磁共振图像中位置最接近的两张扫描层图像；

14、分别计算获得的平扫心脏磁共振电影图像以及对应的钆剂延迟强化心脏磁共振图像中位置最接近的两张扫描层图像之间的仿射变换关系，以供两张扫描图像进行刚性配准；

15、对经过刚性配准的两张扫描图像进行非刚性配准。

16、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述对经过匹配的每个患者图像样本中的平扫心脏磁共振电影图像以及钆剂延迟强化心脏磁共振图像分别进行基于以左心室为中心、具有固定分辨率且像素值在设定范围内的图像预处理包括：

17、对经过匹配的每个患者图像样本中的平扫心脏磁共振电影图像以及对应的钆剂延迟强化心脏磁共振图像的各扫描层图像基于固定分辨率进行重采样；

18、基于预训练的心脏定位网络，对经过重采样的各扫描层图像进行自动定位并剪裁，以保留以左心室为中心的感兴趣区域；

19、对经过剪裁的各扫描层图像进行归一化处理，使所有像素值落在设定范围内。

20、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述基于所述患者图像样本训练集训练强化心脏磁共振图像生成模型的方式包括：

21、基于患者图像样本训练集训练深度对抗网络以获得初级强化心脏磁共振图像生成模型，并根据患者图像样本训练集中每个样本的平扫心脏磁共振电影图像生成对应的强化心脏磁共振图像；

22、基于各样本的强化心脏磁共振图像优化所述初级强化心脏磁共振图像生成模型，以获得最终的强化心脏磁共振图像生成模型。

23、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述根据患者图像样本训练集中每个样本的平扫心脏磁共振电影图像生成对应的强化心脏磁共振图像包括：

24、基于所述患者图像样本训练集中平扫心脏磁共振电影图像目标扫描层以及相邻上下两扫描层的图像的动态、纹理以及语义特征信息，构建包含时空信息的特征图；

25、通过指定对比度类别，对所述特征图进行定向调整；

26、基于所述定向调整的特征图，通过匹配触发延迟成像时间，选择平扫心脏磁共振电影图像目标扫描层图像中的一帧图像作为迁移源图像；其中所述图像帧心相状态与对应的钆剂延迟强化心脏磁共振图像心相状态最相似；

27、采用图像迁移方法，迁移所述选择的图像帧生成对应的具有指定对比度类别的强化心脏磁共振图像。

28、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述基于各样本的强化心脏磁共振图像优化所述初级强化心脏磁共振图像生成模型的方式包括：

29、对患者图像样本训练集中每个样本的钆剂延迟强化心脏磁共振图像进行对比度增广，生成具有不同对比度的增广钆剂延迟强化心脏磁共振图像；

30、将每个样本对应的所述增广钆剂延迟强化心脏磁共振图像以及原始钆剂延迟强化心脏磁共振图像与所述生成的强化心脏磁共振图像进行对比，并采用迭代优化算法对初级强化心脏磁共振图像生成模型进行优化，获得最终的强化心脏磁共振图像生成模型。

31、于本技术的第一方面的一些实施例中，所述基于所述强化心脏磁共振图像生成模型，根据获取的平扫心脏磁共振电影图像生成具有指定对比度类别的强化心脏磁共振图像包括：

32、对获取的平扫心脏磁共振电影图像进行基于以左心室为中心、具有固定分辨率且像素值在设定范围内的图像预处理；

33、通过指定对比度类别以及心电门控触发时间，根据经过图像预处理后的平扫心脏磁共振电影图像生成对应的强化心脏磁共振图像。

34、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第二方面提供一种强化心脏磁共振图像生成系统，所述系统包括：

35、强化心脏磁共振图像生成模型构建模块，用于对获取的多个患者图像样本中的平扫心脏磁共振电影图像以及对应的钆剂延迟强化心脏磁共振图像进行扫描层层匹配、图像预处理以及对比度分类以构建患者图像样本训练集，并基于所述患者图像样本训练集训练强化心脏磁共振图像生成模型；

36、强化心脏磁共振图像生成模型预测模块，连接所述强化心脏磁共振图像生成模型训练模块，用于基于构建的强化心脏磁共振图像生成模型，通过指定对比度类别以及心电门控触发时间，将经过图像预处理后的平扫心脏磁共振电影图像生成对应的强化心脏磁共振图像。

37、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第三方面提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述任一项强化心脏磁共振图像生成方法。

38、为实现上述目的及其他相关目的，本技术的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述任一项强化心脏磁共振图像生成方法。

39、如上所述，本技术提供了一种强化心脏磁共振图像生成方法、系统、终端以及介质，通过构建强化心脏磁共振图像生成模型，并基于所述模型，根据获取的平扫心脏磁共振电影图像生成具有指定对比度类别的强化心脏磁共振图像。本发明生成的所述强化心脏磁共振图像与真实的钆剂延迟强化心脏磁共振图像在梗死心肌和健康心肌之间的对比度、瘢痕大小和瘢痕透壁性等方面具有高度一致性，因而可以实现在不注射造影剂的情况下区分健康心肌和梗死心肌，辅助医生诊断患者心梗状况以及进行有效的心梗筛查；不仅能够避免肾功能不全患者或具有过敏风险的患者使用造影剂可能带来的安全隐患；而且能够在一些紧急情况下辅助初步筛查和定位梗死心肌，有利于进一步的诊断和治疗。