基于变参数active demons算法的多通道DTI配准研究

发布时间：2020-03-26 06:01

【摘要】：弥散张量成像(Diffusion tensor image,DTI)技术是脑功能成像的的一种新方法。DTI通过测量水分子的弥散过程来评价生物组织结构和生理状态,是当前唯一的一种能有效观察和追踪脑白质纤维束的非侵入性检查方法。DTI配准可以监测退行性脑疾病的发展状况,还可以发现不同群体之间的统计差异。由于DTI包含丰富的脑白质纤维方向信息,DTI配准不仅要保证配准前后图像解剖结构的一致性,还要保持张量方向的一致性,所以DTI配准要比常规的标量图像配准更加复杂。为了有效利用DTI的张量信息,提高DTI配准的精度和速度,本文重点对基于张量的DTI配准方法进行了研究。为了探讨基于张量的DTI配准方法与基于标量的DTI配准方法的优劣,本文首先从基于标量的DTI配准角度出发,实现了基于FA的DTI仿射配准。然后从基于张量的DTI配准方法的角度出发,考虑到基于demons算法的多通道DTI配准方法可充分利用张量的信息,改善配准质量,但是大形变区域配准效果不理想,收敛速度慢,提出基于active demons算法的多通道DTI配准。基于active demons算法的多通道DTI配准方法中,均化系数太小会改变图像拓扑结构。固定均化系数,引入单一的平衡系数能加快收敛速度,也会导致拓扑结构改变。由此,本文综合active demons算法中平衡系数能加快收敛速度、均化系数能提高DTI配准精度的优点,手动选择一个均化系数,并在算法收敛过程中随着高斯核的减小动态调整平衡系数,在配准开始时采用较小的平衡系数获得较快的收敛速度,随着收敛的加深逐渐增大平衡系数获得较小的配准误差,进一步提出基于变参数active demons算法的多通道DTI配准方法。实验结果证明,该方法有效提高了DTI配准的收敛速度,明显改善大形变区域的配准效果,同时能保持图像拓扑结构不变。与基于FA的DTI仿射配准方法相比,本文提出的两种基于张量配准的方法显著的提高了DTI配准精度,明显减小了FA差值图的差异,说明本文提出的两种基于张量的DTI配准方法在配准效果方面优于基于标量的DTI配准方法。
【图文】：

(a) 原子核的自旋 (b) 人体组织中宏观磁化为零 (c) 外磁场存在产生宏观磁图 2-1 自旋和宏观磁化人体中 70%是水，所以可以说人体主要由含有氢原子的水分子组成。氢原子核质子总是处于运动状态中，以自身的轴为中心不停高速旋转，并且转动的频率固定不

摆动（进动），即拉莫尔运动于失相位状态，横向宏观磁化0M 是一个不存在进动的自旋过了检测到该信号，，通过适当的面对人体再施加一个与质子进，与此同时射频脉冲的能量低能级跃迁到高能级，0M 随之小。对于90 的射频脉冲，纵高能级和低能级的质子自旋象。射频激励消失后，氢质子而跃迁到到原始状态，并释放出收线圈检测并接收到。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;R445.2

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本文编号：2601051