大腦灰質核團與諸多神經(jīng)性疾病有著緊密的關聯(lián),因此對大腦灰質核團的研究在探究相關疾病的病理機制與臨床治療效果有著廣泛的意義。精確的大腦核團自動分割技術會給予核團的形態(tài)以及功能等方面定量研究極大的幫助。本文將探究多種自動分割方法在磁共振定量磁化率圖像中對大腦灰質核團分割的應用。本文闡述了大腦灰質核團在磁共振圖像中分割的難點與磁共振定量磁化率圖像在這方面研究的優(yōu)勢。本文分割的對象是尾狀核、殼核、蒼白球、齒狀核、黑質、紅核六種重要的灰質核團。目前,圖集法是大腦灰質核團分割中最常用的技術。本文分別探究了單圖集標簽傳播法與多圖集標簽融合法的分割準確度。研究結果表明圖集法在分割黑質與紅核時,分割結果同人工分割結果差異較大。針對上述結果,本文提出了基于種子點不連通性的水平集方法分割黑質與紅核。該方法能有效提升分割的準確度且能實現(xiàn)對這兩個核團的自動分割。在帕金森病人組與正常被試組的對比實驗中,基于種子點不連通性的水平集法、圖集法與水平集法對黑質與紅核的分割結果均未表明兩組被試者之間存在顯著性差異。最后,本文探究了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡法在磁共振定量磁化率圖像中對大腦灰質核團分割效果。結果表明該方法的分割準確性要高于目前常用的圖集分割方法。不斷積累的訓練數(shù)據(jù)量與不斷優(yōu)化的分割網(wǎng)絡結構使得這一方法在圖像自動分割領域具有非常大的潛力。
【學位單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R741;TP391.41
【部分圖文】：

定量磁化率成像技術首先利用磁共振成像的相位信息獲取組織局部的磁場圖變化信息，通過磁場圖與磁化率之間的物理關系來反演出磁化率分布的圖像。其中磁場圖與磁化率分布的關系可以近似的表示為一個磁偶極子同磁化率分布的卷積。一般磁共振數(shù)據(jù)由梯度回波序列（Gradient echo，GRE）獲取，定量磁化率圖像的重建過程包含以下幾步：（1）數(shù)據(jù)預處理（磁場圖的擬合與相位解纏繞）；（2）背景場去除；（3）磁化率反演。一些大腦灰質核團例如紅核、黑質與底丘腦核在傳統(tǒng)的磁共振 T1 加權模態(tài)下，組織的邊緣并不明顯，對比度較低。而這些具有較高鐵含量的核團組織在定量磁化率圖像中具有較好的組織對比度[10]。相比于磁共振 T2*加權模態(tài)與 R2*模態(tài)，定量磁化率圖像對組織病理學的變化更加敏感，具有更好的臨床研究價值[14,15]。

圖 1.2 單圖集標簽傳播分割策略示意圖。圖集法的主要思路是采用全局與局部兩部配準的方式將圖集中的模板配準到被試圖像，并利用相同的配準變換方式對圖集中的標記圖進行變換，獲得與被試圖像對應的分割標記圖。針對 QSM 模態(tài)的磁共振圖像，Lim 等人[19]拓展了 Eve 圖集，增加了定量磁化率對比度，針對大腦中富含鐵成分組織進行分割。由于受到圖像配準準確度與被試圖像同圖集模板結構相似程度的影響，單圖集標簽傳播法的分割結果準確度有限[16。因此多圖集標簽融合的分割方法被提出，用以提高分割準確性與魯棒性。采用標簽傳播的方式將多個圖集配準到被試空間，生成多個被試分割標記圖。最大決策投票[20]（Majorityvoting）或者加權投票[21,22]（Weightedvoting）等策略可以將多個分割標記融合獲得最終的分割標記圖。相比于單圖集標簽傳播方法，多圖集標簽融合的方法可以更好地克服不同被試大腦組織結構的多樣性，取得了不俗的分割效果。但是多圖集標簽融合方法的

華東師范大學 2018 屆碩士學位論文此，定量磁化率成像圖像之間的配準是基于模圖（T2*加權-T2*加權）配準方式。在同一次的采集過程中，模圖與定量磁化率圖像具有相同的解剖學信息在空間坐標中相互對應。本文采用的全局與局部非剛性配準方法分別為 AIR 仿射變換[23,2Demons[25,26]變形場配準。采用的圖集來自于由約翰霍普金斯大學 MRI St(http://www.mristudio.org) 平 臺 提 供 的 Eve atlas 圖 集 ， 包 含 標 準 的 模（EveGreMag）、QSM 圖（EveQSM）與對應的人工分割標記圖（EvePM）集內所有圖像的分辨率為 181mm 217mm 181mm。具體的分析流程見圖 2
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10 朱晨俊;復發(fā)緩解型多發(fā)性硬化患者腦深部灰質核團鐵沉積的磁共振研究[D];華中科技大學;2012年

本文編號：2863300