基于MR扩散张量成像的图像配准算法研究

发布时间：2017-10-05 22:14

  本文关键词：基于MR扩散张量成像的图像配准算法研究

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【摘要】：扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)是上世纪90年代提出的一种基于人体水分子扩散运动的核磁共振成像技术(magnetic resonance imaging,MRI),是一种非侵入式分析人脑内部神经组织的显像方法。DTI图像是由一组不同方向信息的扩散加权成像(diffusion weight imaging, DWI)构成,不仅包含了脑白质组织的标量信息,还包含了脑白质走行方向(纤维束)的矢量信息。而通过定量计算和纤维追踪就能够获得突显脑白质纤维的解剖信息和描述脑白质纤维走向的方向信息。然而,为了获得准确的脑白质纤维的解剖信息和方向信息,在进行定量计算之前,需要对DTI图像中每个DWI图像进行配准。 与传统MRI的图像配准不同,从配准的内容上来说,DTI图像配准不仅包含了被试自身生理活动所引起的微小头动,还包含了在成像过程中成像序列导致主磁场不均匀性而引发的涡流效应；而从配准的方法上来说,由于DTI成像有别于常规MRI成像,无法直接使用传统MRI的配准方法。 本文首先对DTI原理及其数据处理方法进行了详细的介绍。并介绍了用于DTI图像的常规配准算法以及当前DTI图像配准算法的研究进展,归纳和总结了当前DTI图像配准算法所存在的问题。在此基础上本文提出了一种新的DTI配准算法用于改进常规DTI配准算法所产生的局部配准混乱现象。 此外,在采集DTI时,被试的头动还会引起扩散梯度方向的相对改变,故理论上还需要对其进行梯度校正。然而,目前对于DTI梯度校正算法却没有一个合适的评价方法,因此本文设计了一个DTI Phantom实验用于评价DTI的梯度校正算法。 同时,为了凸显图像DTI技术在脑科学领域的研究意义,本文进行了一项基于双相障碍患发病机制的DTI初步科学研究工作。
【关键词】：扩散张量成像 图像配准 梯度校正 Phantom实验
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 图片目录9-10
• 缩略语对照表10-11
• 1 引言11-14
• 1.1 扩散张量成像图像配准的研究背景11
• 1.2 扩散张量成像图像配准的研究意义11-12
• 1.3 本论文的主要工作及创新点12
• 1.4 本文的组织结构12-14
• 2 扩散张量成像原理及其数据处理方法14-26
• 2.1 扩散加权成像的基本原理14-15
• 2.2 扩散张量成像的基本原理15-17
• 2.3 扩散张量成像的定量分析17
• 2.4 扩散张量成像纤维追踪技术17-19
• 2.5 DTI的组分析19-26
• 2.5.1 DTI定量计算的组分析19-24
• 2.5.2 DTI纤维追踪的组分析24-26
• 3 基于扩散张量成像的图像配准算法26-34
• 3.1 传统的DTI配准算法26-31
• 3.2 DTI配准算法的改进31-34
• 3.2.1 基于互信息相似性测度的改进31-32
• 3.2.2 基于参考图像的改进32
• 3.2.3 校正断层间的头动伪影32-34
• 4 扩散张量成像的梯度校正的Phantom实验34-42
• 4.1 DTI梯度校正34-36
• 4.1.1 头动引起梯度方向的相对改变34-35
• 4.1.2 梯度校正35-36
• 4.2 DTI Phantom的设计和数据获取36-37
• 4.2.1 Phantom的设计36-37
• 4.2.2 Phantom的DTI数据的获取37
• 4.3 实验方法37-38
• 4.4 结果和讨论38-42
• 4.4.1 定性评价38-40
• 4.4.2 定量评价40-42
• 5 基于最大调和互信息的扩散张量图像配准算法42-54
• 5.1 最大调和互信息42-44
• 5.1.1 调和熵42-43
• 5.1.2 最大调和互信息43-44
• 5.2 图像配准44-48
• 5.2.1 图像DTI获取44
• 5.2.2 图像Masking和背景消除44-45
• 5.2.3 图像配准45-47
• 5.2.4 配准的评价标准47-48
• 5.3 结果和讨论48-54
• 5.3.1 结果48-51
• 5.3.2 讨论51-54
• 6 总结和展望54-56
• 6.1 工作总结54-55
• 6.2 工作展望55-56
• 参考文献56-59
• 个人简介59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 聂彬彬;翟晶晶;王丽婧;赵书俊;单保慈;;扩散张量成像定量分析技术研究进展[J];中国医学影像技术;2010年03期

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本文编号：979119