本發(fā)明涉及磁共振血管壁成像技術(shù)，特別涉及一種針對(duì)頸動(dòng)脈磁共振血管壁成像的血流偽影去除方法，屬于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

心腦血管疾病已成為威脅人類健康的首要疾病。磁共振黑血成像技術(shù)(black-bloodmagneticresonanceimaging)又稱磁共振血管壁成像技術(shù)，是一種常用血管疾病診斷技術(shù)，它能夠?qū)ρ塥M窄和閉塞部位進(jìn)行成像。它通過(guò)黑血預(yù)脈沖來(lái)抑制血液信號(hào)，因此所得到的圖像中血液呈現(xiàn)暗信號(hào)。黑血成像技術(shù)能夠清晰地顯示血管腔內(nèi)的斑塊組織，并且高分辨黑血成像能夠區(qū)分斑塊的成分，所以對(duì)于評(píng)估斑塊的穩(wěn)定性和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)有積極的作用，是目前臨床中針對(duì)斑塊成像的一種有效技術(shù)。

血流偽影的抑制是頸動(dòng)脈黑血成像的關(guān)鍵。前人已經(jīng)提出了多種血流偽影抑制方法，包括雙翻轉(zhuǎn)恢復(fù)(dir)、三翻轉(zhuǎn)恢復(fù)(tir)、四翻轉(zhuǎn)恢復(fù)(qir)、運(yùn)動(dòng)敏感驅(qū)動(dòng)平衡(msde)和伴隨章動(dòng)的延遲交替定制激發(fā)(dante)技術(shù)等。這些方法利用了不同的血流抑制預(yù)脈沖，在保留周圍靜態(tài)組織信號(hào)的同時(shí)，抑制流動(dòng)的血液信號(hào)。

然而，由于頸動(dòng)脈的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，血流的流動(dòng)模式復(fù)雜，在頸動(dòng)脈分叉有時(shí)會(huì)出現(xiàn)流速過(guò)慢、停止和回流的血流，造成血流偽影，而這些血流偽影很難單純依靠血流抑制預(yù)脈沖來(lái)去除。殘余的血流偽影會(huì)干擾血管腔、血管壁和斑塊的成像結(jié)果，使血管壁和斑塊的邊界模糊、難以分辨。這會(huì)造成從圖像中測(cè)得的血管壁厚度偏厚，也會(huì)影響斑塊的識(shí)別，從而影響臨床的診斷。

灰血成像技術(shù)是一種由黑血成像技術(shù)衍生出的新的血管壁成像技術(shù)。該技術(shù)獲取的圖像中，血流信號(hào)呈現(xiàn)中等亮度，因而稱為“灰血”。通過(guò)k空間的填充方式的設(shè)計(jì)，灰血成像技術(shù)能夠在一次掃描當(dāng)中同時(shí)獲取黑血像和灰血像兩種對(duì)比的圖像。這樣的黑灰血雙對(duì)比成像技術(shù)為黑血成像中血流偽影的抑制提供了新的啟示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了得到更為清晰可靠的頸動(dòng)脈血管壁圖像，本發(fā)明提出了一種基于雙對(duì)比圖像相減(dual-contrastimagessubtraction,dics)的血流偽影抑制方法。本發(fā)明采用黑灰血雙對(duì)比成 像技術(shù)，并設(shè)計(jì)了一種雙對(duì)比圖像預(yù)加重再相減的方法，能夠更加徹底地去除原有黑血像中的殘余血流信號(hào)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種磁共振血管壁成像的血液偽影去除方法，包括以下步驟：

1)使用黑灰血雙對(duì)比成像技術(shù)對(duì)血管成像，在一次掃描中同時(shí)獲取空間對(duì)齊的黑血和灰血兩種對(duì)比圖像；

2)基于二維離散小波變換分別對(duì)黑血圖像和灰血圖像進(jìn)行預(yù)處理，抑制其高頻子帶；

3)對(duì)步驟2)預(yù)處理后的黑血圖像和灰血圖像分別進(jìn)行不同的預(yù)加重處理，然后將預(yù)加重后的黑血圖像減去預(yù)加重后的灰血圖像，得到相減后的圖像；

4)對(duì)相減后的圖像進(jìn)行亮度調(diào)整，使它的平均亮度和初始黑血圖像的平均亮度一致，得到去除血流偽影的血管壁磁共振圖像。

上述步驟1)通過(guò)基于雙對(duì)比的回波得到空間一致的黑血圖像和灰血圖像，優(yōu)選的，所述黑灰血雙對(duì)比成像技術(shù)基于recs-3dmerge成像技術(shù)，利用成像間期內(nèi)成像層飽和血液流出、新鮮血液流入的特征，采用前后并列的兩個(gè)3dfspgr成像序列，分別用來(lái)獲取黑血圖像和灰血圖像。

為抑制因后續(xù)的預(yù)加重和圖像相減導(dǎo)致的圖像噪聲的放大，在步驟2)應(yīng)用二維離散小波變換對(duì)黑血圖像和灰血圖像進(jìn)行預(yù)處理。優(yōu)選的，步驟2)選用db8母小波函數(shù)對(duì)黑血圖像和灰血圖像進(jìn)行小波分解，小波分解層數(shù)為2～4層；小波分解后，將灰血圖像的高頻小波子帶徹底去除，將黑血圖像的高頻小波子帶乘以其中α取值為0.5～1.5。進(jìn)一步的，設(shè)置一個(gè)小波硬閾值t＝λ·σ，將黑血圖像的高頻小波子帶中幅值小于t的系數(shù)置零，進(jìn)一步抑制高頻子帶的小系數(shù)。其中，σ是從最精細(xì)尺度子帶中采用中位數(shù)絕對(duì)偏差方法估計(jì)的噪聲方差，系數(shù)λ取值為3～6。

步驟3)用預(yù)加重后的黑血圖像減去預(yù)加重后的灰血圖像，從而利用灰血圖像中的血流信號(hào)消除黑血圖像中殘余的血流偽影。上述步驟3)中，灰血圖像的預(yù)加重系數(shù)為α，黑血圖像的預(yù)加重系數(shù)為α+1，α取值為0.5～1.5，同步驟2)。

在步驟4)進(jìn)行亮度調(diào)整前，須將相減后的圖像中值為負(fù)數(shù)的像素值置為零。

步驟5)是基于圖像的平均亮度進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)給相減后的圖像設(shè)置增益系數(shù)，使其平均亮度和原始黑血圖像的平均亮度一致。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明基于黑灰血雙對(duì)比圖像相減的方法，利用灰血圖像中的血流信號(hào)，消除了黑血圖像中殘余的血流信號(hào)。相比于單純依靠血流抑制預(yù)脈沖的方法，本發(fā)明能夠更加徹底地去除黑血成像當(dāng)中的血流偽影。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法獲取的黑血圖像中，反映血流偽影抑制效果的管腔內(nèi)信噪比下降到了由黑血序列直接獲取的黑血圖像的1％，而管壁-管腔差噪比提高了91.4％。

附圖說(shuō)明

圖1是黑灰血雙對(duì)比成像序列的序列圖。

圖2是本發(fā)明血流偽影抑制方法的處理流程圖。

圖3顯示了本發(fā)明實(shí)施例中α取1的成像結(jié)果，展示了典型的dics方法得到的圖像和對(duì)應(yīng)的原始黑血圖像(bb)、灰血圖像(gb)、3dtof及2dqir-fse圖像。

圖4顯示了本發(fā)明實(shí)施例中選取不同α值時(shí)，dcis技術(shù)得到的圖像的管腔信噪比(a)、管壁-管腔差噪比(b)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)差(c)。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，以便更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明并不局限于此。

1.黑灰血雙對(duì)比成像序列

黑灰血雙對(duì)比成像基于recs-3dmerge成像技術(shù)，其序列圖如圖1所示。采用了兩個(gè)3dfspgr成像序列，能夠在一次掃描過(guò)程中同時(shí)得到黑血圖像和灰血圖像兩種對(duì)比的圖像。

本實(shí)施例針對(duì)頸動(dòng)脈進(jìn)行成像，選取的序列參數(shù)如下：

tr/te＝6.4ms/3.1ms，翻轉(zhuǎn)角＝6°，fov＝150×150mm，圖像尺寸＝256×256，層厚＝1.4mm，層數(shù)＝48，接收機(jī)帶寬＝31.25khz，信號(hào)獲取次數(shù)＝1，壓縮感知加速倍數(shù)＝3，延遲時(shí)間＝800ms。

掃描時(shí)間共計(jì)2分12秒。

2.圖像預(yù)處理步驟

選用db8母小波函數(shù)，對(duì)原始黑血圖像和灰血圖像進(jìn)行3層小波分解，如圖2所示；然后將灰血圖像的高頻子帶徹底去除，將黑血圖像的高頻子帶乘以α取值為0.5～1.5，在本實(shí)施例中取值為1。此外，對(duì)黑血圖像的高頻子帶設(shè)置一個(gè)小波硬閾值t＝λ·σ，進(jìn)一步抑制高頻子帶的小系數(shù)。其中，σ是從最精細(xì)尺度子帶中采用中位數(shù)絕對(duì)偏差(medianabsolutedeviation,mad)方法估計(jì)的噪聲方差，λ取值為3～6，在實(shí)施例中取值為5。對(duì)上述處理后的圖像進(jìn)行離散小波逆變換，得到高頻子帶被徹底去除后的灰血圖像和高頻子帶被抑制后的黑血圖像。

3.預(yù)加重與圖像相減

1)將黑血圖像和灰血圖像分別進(jìn)行預(yù)加重，灰血圖像乘以系數(shù)α，黑血圖像乘以系數(shù)α+1(參見(jiàn)圖2)。

2)用預(yù)加重后的黑血圖像減去灰血圖像。

3)參見(jiàn)圖2，將做差得到的圖像的負(fù)值置零，得到最終的處理后圖像。

4.亮度調(diào)整

如圖2所示，將步驟3得到的圖像的平均灰度值設(shè)置為和原黑血圖像相同的平均灰度值，即：

ib代表原始黑血圖像，is代表步驟3得到的圖像，代表亮度調(diào)整后的圖像，mean表示取平均值操作。

圖3中a將本發(fā)明dcis方法得到的圖像和原始黑血圖像進(jìn)行了比較，可見(jiàn)原始黑血圖像中仍有殘留的血流偽影，而dcis方法處理后的圖像中血流偽影得到了充分抑制。圖3中b和c將代表性的dics圖像和原始黑血圖像、灰血圖像、3dtof圖、2dqir-fse圖像進(jìn)行了比較。圖3中b展示了一個(gè)血管增厚的圖像，可見(jiàn)原始黑血圖像中的殘余血流信號(hào)被有效去除，血管-管腔邊界更加清晰。圖3中c展示了一個(gè)帶有鈣化斑塊的圖像，可見(jiàn)由于dics技術(shù)更徹底地抑制了血流偽影，相比于原始黑血圖像，鈣化和管腔的邊界變得更易識(shí)別。

本實(shí)施例對(duì)20例病人進(jìn)行了頸動(dòng)脈成像，其中12例存在頸動(dòng)脈狹窄，8例為健康被試。分析其影像數(shù)據(jù)，得到如圖4所示的結(jié)果。

圖4顯示了選取不同α值時(shí)，dcis技術(shù)得到的圖像的管腔信噪比、管壁-管腔差噪比和噪聲標(biāo)準(zhǔn)差。相比于原始黑血圖像，dcis技術(shù)得到的圖像的管腔信噪比有了大幅度減小。當(dāng)α>1時(shí)，管腔信噪比趨向于0，這表明血流偽影得到了充分的去除。而dcis技術(shù)得到的圖像的管壁-管腔差噪比相比于原始黑血圖像增長(zhǎng)了63.5％-126.1％。dcis技術(shù)得到的圖像的噪聲水平相比于原始黑血圖像也有所減小。