[发明专利]一种融合二维磁共振波谱和三维磁共振导航影像的方法

说明书

技术领域

本发明属于医学影像后处理领域，涉及一种二维磁共振波谱与三维磁共振导航影像融合的方法；该方法适用于脑部结构影像和代谢影像的后处理。

背景技术

神经导航技术的出现是神经外科发展史上的里程碑，其使得神经外科手术从单纯依赖术者主观经验进入到客观影像指引的时代，极大提高了手术安全性。神经导航最常采用的指导图像是磁共振影像，三维的磁共振影像可全方位显示脑部解剖结构；但遗憾的是，目前的三维磁共振导航影像还没有纳入磁共振波谱影像。所述磁共振波谱是用于影像诊断的成熟技术，可提供脑组织或病变的代谢信息，在鉴别肿瘤性质、恶性程度、侵润范围等方面具有重大价值，若能将磁共振波谱影像融合入导航指引手术，将进一步提高手术安全性。

所述二维磁共振波谱影像与三维磁共振导航影像无法融合的主要原因为二者格式不同，波谱影像为.rda格式，导航序列所用图象格式为DICOM格式，目前尚无将二者融合的软件。而临床应用过程中，只能凭主观记忆在三维导航影像中还原波谱信息，方法粗糙，误差较大，可信度差。

因此，如何通过影像后处理方法将二维磁共振波谱与三维磁共振导航影像精确融合，是目前临床亟待解决的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷或不足，提供一种二维磁共振波谱与三维磁共振导航影像融合的方法；该方法采用空间信息配准和非刚体面配准融合影像，解决了二维磁共振波谱影像与三位磁共振导航影像不能融合的问题，为导航增加代谢信息，操作简便，耗时短，便于临床使用。

本发明的二维磁共振波谱与三维磁共振导航影像融合的方法，其特征在于，采用磁共振原始数据的头文件中定义的空间信息字段和非刚体面配准算法，进行空间信息和影像配准，生成融合波谱影像的磁共振三维导航信息，具体步骤为：

（1）获得二维磁共振原始数据，通过磁共振设备自带的商业软件进行初步后处理，以Cho/NAA为感兴趣值，生成二维磁共振波谱影像；

（2）获得三维磁共振导航DICOM数据，以二维磁共振波谱影像为参照，以脑内病变区为中心，定义感兴趣区；

（3）将上述数据导入工作站，进行波谱影像与导航影像的空间信息配准；二维磁共振波谱原始数据的头文件中定义空间信息的字段主要为:SliceThickness(层厚),PositionVector（位置矢量）,RowVector（行矢量）,ColumnVector（列矢量）,PixelSpacingRow（像素行间隔）,PixelSpacingCol（像素列间隔）；三维磁共振导航影像的DICOM图像头文件中定义空间信息的字段主要为:SliceThickness(层厚),ImagePostionPatient（患者图像位置）,ImageOrientationPatient（患者图像定位）,PixelSpacing（像素间隔）；该两组数据之间的转换关系为（如图2所示）：

SliceThickness(DICOM)=SliceThickness(rda)

ImagePostionPatient(DICOM)=PositionVector(rda)

ImageOrientationPatient(DICOM)=[RowVector,ColumnVector](rda)

PixelSpacing(DICOM)=[PixelSpacingRow,PixelSpacingCol]；

（4）进一步非刚体法影像配准，具体算法为：

三维导航影像作为参照影像R(i,j,k)(i,j,k为体束指数)，其特征点设为二维波谱影像作为漂浮影像F(i,j,k)(i,j,k为体束指数)，其特征点设为变形场U(x|D)；由于点集T和S的一致性需要确定，因此设计的能量函数为，

J(R,F,S,T|D)＝IntensityMatching(R,F(U(P|D)))

+λ×PointMatching(T,U(S|D)

为测定上述函数的相似度，采用互相关（Cross-Correlation）作为度量标准,