[发明专利]一种脑部核磁共振图像分割方法及系统

说明书

本发明涉及医学影像处理技术领域，提供了一种脑部核磁共振图像分割方法及系统。方法主要包括脑部核磁共振图像数据预处理、脑部核磁共振图像分割模型构建及优化、脑部核磁共振图像分割及结果输出；系统包括计算机处理器和内存、脑部核磁共振图像预处理单元、脑部核磁共振图像分割模型训练单元、脑部核磁共振图像分割及结果输出单元。本发明首先构建了脑部核磁共振图像的空间结构网络，不但可以记录脑功能组织激活图像的像素点信息，还有效表达了它们之间的空间结构关系，接着利用图变分自编码器结构建立脑部核磁共振图像分割模型，使模型具有一定的生成能力，该模型能够获得鲁棒性和可解释性更强的脑部核磁共振图像分割结果。

技术领域

本发明涉及医学影像处理技术领域，特别涉及一种脑部核磁共振图像分割 方法及系统。

背景技术

核磁共振成像技术(Nuclear Magnetic Resonance Imaging，NMRI)又称自 旋成像(spin imaging)，是利用人体组织中某种原子核的核磁共振现象，将所得 射频信号经过电子计算机处理，重建出人体某一层面图像的诊断技术。核磁共 振成像是继CT后医学影像学的又一重大进步，自80年代应用以来，得到了快 速发展和推广。核磁共振成像技术的主要优点包括：a.相比其他医学成像技术， 对软组织的成像对比度更高；b.能够更容易的对人体某一局部进行定性分析， 并有效发现异常结果；c.对人体无电离辐射危害；d.包含更多的成像参数，能 够提供更大的信息量；e.可通过调节磁场来自由选择剖面，从而对难以接近的 部位获得真实成像。因此，核磁共振成像技术对生物体内的软组织机构(如大 脑)成像效果极佳，成为心脑血管疾病诊断过程中的一种重要医学影像检查手 段。

医学图像分割是医学图像处理与临床领域中的核心技术，对于病变区域提 取、特定组织测量、临床诊断、病理分析、手术计划制定等具有重要意义。目 前医学图像分割的主流方法主要包含：基于边缘检测的图像分割方法，基于区 域的图像分割方法，基于聚类的图像分割方法，基于活动轮廓的图像分割方法， 基于图论的图像分割方法等。由于受成像机制自身、外部环境、以及人体内部 组织的复杂结构的影响，核磁共振图像中常常出现噪声、模糊、灰度不均匀等 现象，为核磁共振图像的分割带来了困难。

聚类方法作为一种无监督学习方法，在医学图像分割领域中具有较好的应 用效果。而对于脑组织核磁共振图像，由于不同脑组织如脑白质、脑灰质和脑 脊液等混杂在一起，使得组织之间过渡区域的模糊性更加突出，传统的硬划分 聚类方法不再适用。此外，以往的基于聚类的图像分割方法主要关注单个像素 的灰度信息，忽略了核磁共振图像中固有的空间信息，对噪声较为敏感。为此， 本发明提出一种能够有效表达脑部核磁共振图像中组织界限模糊性，并通过融 合空间结构信息获得较强抗噪能力的脑部核磁共振图像分割方法及系统。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种脑部核磁共振图像分割方法及系统，能够 有效表达脑部核磁共振图像中组织界限模糊性，并通过融合空间结构信息获得 较强抗噪能力，对脑部核磁共振图像中的功能组织进行有效可靠的分割。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本发明提供了一种脑部核磁共振图像分割方法，该方法包含三个主要环节， 即脑部核磁共振图像数据预处理环节、脑部核磁共振图像分割模型构建及优化 环节、脑部核磁共振图像分割及结果输出环节。

进一步，所述方法具体包括以下步骤：

S1、对采集到的脑部核磁共振图像进行预处理，降低噪声对认知任务有效 信号的不良影响，提高探测信号的统计力，由脑部核磁共振图像中获得脑功能 组织激活图像；

S2、从步骤S1获得的脑功能组织激活图像中进行空间结构信息的抽取，构 建脑部核磁共振图像的空间结构网络；

S3、基于步骤S2获得的脑部核磁共振图像的空间结构网络，利用图变分自 编码器构建脑部核磁共振图像分割模型；