[发明专利]一种基于磁共振图像补偿的超宽带乳腺肿瘤成像方法

说明书

本发明涉及一种基于磁共振图像补偿的超宽带乳腺肿瘤成像方法，包括：基于乳房的MRI切片图集构建腺体的三维离散乳房模型；对腺体结构进行建模，将乳房内腺体组织的结构近似为椭圆锥形状；使用空间坐标变换，将椭圆锥“扶正”至一个副坐标系中；在椭圆锥的平面投影区域创建一个等腰三角形区域，并将这区域有限元化，确定能最好的描述腺体粗糙表面的变化趋势的椭圆锥面；进行微波传播时间误差估计，进行精确成像。本发明能够高准确度地进行超宽带乳腺肿瘤成像。

技术领域

本发明属于涉及一种乳腺肿瘤成像方法。

背景技术

超宽带(UWB)检测技术在无损检测领域发展迅速。UWB检测应用十分广泛，该技术在探地雷达、材料探伤、穿墙雷达、乳腺肿瘤检测等诸多领域应用前景广阔，具有检测设备成本低、设备尺寸小、对人体无辐射伤害等诸多优点。该技术使用超宽带微波入射待检测物体，再依靠雷达反射原理定位靶目标或者对靶目标进行成像。在超宽带微波对人体乳腺肿瘤的探查应用中，乳房的复杂结构导致超快带微波传播时的速度不均一且难以估计，导致成像准确度下降。提升成像准确度的一个重要方法是进行乳腺组织成份测量。通过估算乳房内腺体组织和脂肪组织的体积，来正确预估成像所需的雷达反射波到达时间，进行准确成像。

磁共振(MRI)图像能在灰度上准确反映人体乳房内组织复杂分布情况。由于乳房内腺体组织和脂肪组织交织成网状结构，两者界面十分粗糙，腺体组织体积难以被准确估计。

发明内容

本发明的目的是提供一种高准确度超宽带乳腺肿瘤成像方法。本发明的技术方案如下：

一种基于磁共振图像补偿的超宽带乳腺肿瘤成像方法，包括下列步骤：

(1)基于乳房的MRI切片图集构建腺体的三维离散乳房模型，通过对MRI切片图的灰度值区间进行阈值定义，将乳房内部划分为各种不同的组织，将离散模型中的腺体部分提取出来；

(2)对腺体结构进行建模，使构建的模型同原腺体结构近似，将乳房内腺体组织的结构近似为椭圆锥形状，首先选取椭圆锥结构的顶点，然后再选取椭圆锥结构的底面中心位置，取得椭圆锥的中心对称轴；

(3)使用空间坐标变换，将椭圆锥“扶正”至一个副坐标系中，使其底面同一坐标平面平行；

(4)在椭圆锥的平面投影区域创建一个等腰三角形区域，并将这区域有限元化，每个网格记为p_i，其中，等腰三角形的底边长度的一半是椭圆锥的长轴a，椭圆锥的高度h和长轴a保持不变，调节短轴b的尺寸，使椭圆锥面在三角形面的上下两个方向上上升或下降，当短轴b取某一长度时，首先计算p_i点的上圆锥面同最高腺体像素点的差值的绝对值，再计算p_i点的下圆锥面同最低腺体像素点的差值的绝对值，将这两个绝对值纳入一个样本，待所有p_i点均完成同样的样本个体计算工作之后，计算样本方差，取样本方差最小时的b值为最合适短轴尺寸，此时的椭圆锥面能最好的描述腺体粗糙表面的变化趋势；

(5)进行微波传播时间误差估计，进行精确成像，方法如下：默认超宽带天线布置位置为前半个乳房皮肤表面，取直角边的中点到底边的垂线距离为腺体补偿半径，再根据电磁波在乳腺脂肪组织和腺体组织的传播速度差，计算补偿时间，进行精确成像。

本方法通过MRI图像对乳房内复杂分布的腺体组织建模，重构了一个光滑的腺体结构，并通过调节腺体的表面细节使重构的形状能近似描述粗糙腺体表面的整体变化趋势，构造的新腺体结构用于近似估计腺体的体积。通过重构的腺体形状计算时间传播误差，在成像算法中进行时延补偿，最终精确定位乳腺肿瘤的位置。