[发明专利]基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法及装置在审
申请号: | 201710090729.6 | 申请日: | 2017-02-20 |
公开(公告)号: | CN108459286A | 公开(公告)日: | 2018-08-28 |
发明(设计)人: | 冯原;黄珑 | 申请(专利权)人: | 冯原 |
主分类号: | G01R33/20 | 分类号: | G01R33/20;A61B5/00 |
代理公司: | 福州市众韬专利代理事务所(普通合伙) 35220 | 代理人: | 陈智雄;黄秀婷 |
地址: | 215100 江苏省*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 软组织 磁共振成像 软组织力学 特性测试 物理力学特性 标记成像 计算模型 体内 磁共振 图像处理技术 磁共振结构 人体软组织 迭代计算 方法测量 几何重建 体内测量 物理特性 应变分布 影像信息 算法 无创 采集 量化 应用 优化 分析 | ||
1.一种基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过磁共振标记成像方法测量软组织的位移分布与应变分布;
采集软组织的磁共振结构影像信息进行几何重建,并建立有限元计算模型;
基于所述有限元计算模型,采用逆向算法进行迭代计算优化,得到软组织的物理力学特性参数分布。
2.如权利要求1所述的基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法,其特征在于,所述“通过磁共振标记成像方法测量软组织的位移分布与应变分布”,具体为:
按照一定频率采集一组磁共振标记图像数据;
对采集的标记图像数据进行二维傅里叶变换,选取第一主频峰值做带通滤波;将经过带通滤波的主频峰值进行二维傅里叶逆变换,得到复变量二维信息;选取复变量的相位图得到标记线的位置;
选取标记线的交叉点作为追踪点,选取第一帧标记图像为参考图像,计算其余各帧追踪点相对于第一帧标记图像的位移,通过空间插值算法得到软组织的位移分布;
基于软组织的位移分布计算变形梯度矩阵,再计算追踪点的拉格朗日应变,对拉格朗日应变进行空间插值得到软组织的应变分布。
3.如权利要求2所述的基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法,其特征在于,所述变形梯度矩阵的计算公式为:其中,是参考图像中的位置向量微元,是形变图像中的位置向量微元,m为磁共振标记图像数据总帧数,n为图像帧编号,i为跟踪点编号。
4.如权利要求2所述的基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法,其特征在于,所述追踪点的拉格朗日应变的计算公式为:其中为单位矩阵,为变形梯度矩阵。
5.如权利要求1所述的基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法,其特征在于,所述“基于所述有限元计算模型,采用逆向算法进行迭代计算优化,得到软组织的物理力学特性参数分布”,具体为:
根据有限元模型计算出测量应变分布状态下的位移分布;
在计算出的位移分布与测量位移分布之间建立目标函数,对所述目标函数进行参数优化,得到有限元模型的物理力学特性参数分布。
6.如权利要求5所述的基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法,其特征在于,所述目标函数为:其中,为计算出的位移分布,为测量位移分布,m为磁共振标记图像数据总帧数,n为图像帧编号,i为跟踪点编号。
7.如权利要求1所述的基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试方法,其特征在于,还包括以下步骤:
将所述软组织的位移分布、应变分布以及物理力学特性参数与病理特性或病理阶段的映射关系进行匹配,进行辅助诊断。
8.一种基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试装置,其特征在于,包括:
第一处理模块,用于通过磁共振标记成像方法测量软组织的位移分布与应变分布;
第二处理模块,用于采集软组织的磁共振结构影像信息进行几何重建,并建立有限元计算模型;
第三处理模块,用于基于所述有限元计算模型,采用逆向算法进行迭代计算优化,得到软组织的物理力学特性参数分布。
9.如权利要求8所述的基于磁共振成像的体内软组织力学特性测试装置,其特征在于,所述第一处理模块,包括:
第一处理单元,用于按照一定频率采集一组磁共振标记图像数据;
第二处理单元,用于对采集的标记图像数据进行二维傅里叶变换,选取第一主频峰值做带通滤波;将经过带通滤波的主频峰值进行二维傅里叶逆变换,得到复变量二维信息;选取复变量的相位图得到标记线的位置;
第三处理单元,用于选取标记线的交叉点作为追踪点,选取第一帧标记图像为参考图像,计算其余各帧追踪点相对于第一帧标记图像的位移,通过空间插值算法得到软组织的位移分布;
第四处理单元,用于基于软组织的位移分布计算变形梯度矩阵,再计算追踪点的拉格朗日应变,对拉格朗日应变进行空间插值得到软组织的应变分布。
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