心肌灌注核磁共振图像配准研究

发布时间：2020-07-14 00:38

【摘要】：心脏磁共振（Cardiac Magnetic Resonance，CMR）成像，尤其是心肌灌注核磁共振成像（Myocardial perfusion imaging），由于其在心脏功能性检查方面具有强大的优势，成为近年来的研究热点。灌注图像中心脏的位置和形状会随着呼吸、移动和心跳而发生改变。配准就成为进一步图像处理的必要前提。灌注图像的灰度会随着造影剂在心腔中的流动而变化，使得单纯依靠灰度信息的算法很难应用。灌注图像质量不高，使得基于特征的配准方法很难得到稳定的配准特征。基于此，本文提出了综合使用图像增强、刚性和非刚性配准相结合的算法。首先，采用混合图像增强技术对心脏结构进行加强。然后使用基于归一化互相关的多分辨率和多层次的刚性配准算法矫正呼吸和移动造成的较大范围的移动。之后，使用马尔科夫随机场（Markov Random Field，MRF）模型对图像进行非刚性配准以矫正仍然存在的弹性形变。在马尔科夫能量函数中对图像块进行归一化，以消除两幅图像的灰度差异对配准的影响。同时，为了保证结果连续平缓，在能量函数中使用了分段连续的约束条件。为了消除序列图像配准时积累误差的产生，对灌注图像序列中的每幅图像计算一幅对应的伪真实（Pseudo Ground Truth，PGT）图像，并将这幅伪真实图像作为配准模板。通过将灌注图像与其对应的伪真实图像进行配准，减小了积累误差对序列图像配准中的影响。针对本文提出的配准算法，进行了详尽的对比和验证实验。实验结果表明：本文提出的算法可以有效地矫正图像的位移和形变。通过使用伪真实图像作为模板，有效地减小了积累误差对序列图像配准时的影响。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310;TP391.41
【图文】：

图像序列,灰度,配准,算法设计

上海交通大学硕士学位论文第三章两幅图像配准算法设计第三章两幅图像配准算法设计心肌灌注核磁共振图像配准的难点在于其灰度是不断变化的。随着造影剂到达不同的心腔，在CMR图像中不同心室结构的灰度会依次发生变化。以心室短轴切面为例，造影剂随血流依次通过右心室、左心室，然后弥漫到心肌中，如图3-1所示。

配准,图像序列,算法流程

＝煌ù笱绌妒垦绗宦畚?第三章两幅图像配准算法设计第 14 页列一一进行配准，得到最终的配准结果。如图3-2所示，是本文提出算法的完整流程图。图3-2 本文心肌灌注图像序列配准算法流程Fig.3-2 Procedure of registration of myocardial perfusion image是否是是将每幅灌注图像与其对应的PGT图像进行非刚性配准是否到达最后一幅图像输出心肌灌注图像序列配准结果将每幅图像与其前一幅图像分别进行多层次的非刚性配准将每幅图像的配准结果与其前一幅图像的加权和作为该幅 PGT 图像是否到达最后一幅图像将每幅图像与其前一幅图像分别在多分辨率多尺度刚性配准是否到达最后一幅图像输入心肌灌注图像序列图像裁剪，并统一到相同尺寸基于混合滤波的图像增强否否

图像,医生,配准,裁剪技术

第1幅第20幅第33幅第44幅第1幅第20幅第33幅第44幅图3-3 心肌灌注图像裁剪前后图像对比Fig.3-3 Comparison of myocardial perfusion image before and after shearing本文提到的图像裁剪技术，是通过医生手动设置感兴趣区域的大小和位置。之所以采取手动的方式，一是因为不同医生在诊断时，关注的部位不同。有的医生希望看到整个心脏结构的配准结果；有的则希望只看到左心室的配准结果。通过设置

【参考文献】