專利名稱：一種基于磁共振彌散張量成像確定目標(biāo)邊界的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬醫(yī)學(xué)圖像處理及應(yīng)用鄰域，涉及一種確定目標(biāo)邊界的方法，具體涉及一 種基于磁共振彌散張量成像技術(shù)基礎(chǔ)上的膠質(zhì)瘤邊界確定方法。
背景技術(shù)：
臨床實(shí)踐中對膠質(zhì)瘤的治療多以手術(shù)為主，術(shù)前準(zhǔn)確掌握腫瘤邊界及其與其周圍 結(jié)構(gòu)的關(guān)系對手術(shù)方案的制定及估計(jì)病人的預(yù)后有非常重要的意義。常規(guī)的確定方法多采 用核磁圖像(T1、T2圖像等)定位。臨床實(shí)踐顯示，核磁圖像(Τ1、Τ2圖像等)在該方面應(yīng) 用尚存在如下的缺點(diǎn)1、常規(guī)核磁圖像往往低估膠質(zhì)瘤的浸潤范圍；2、常規(guī)核磁圖像無法 直觀顯示腫瘤瘤體與周圍重要纖維束的位置關(guān)系。磁共振彌散張量成像(Diffusion Tensor Imaging, DTI)以及在其基礎(chǔ)上發(fā)展起 來的腦白質(zhì)纖維束追蹤(Tractography)是目前唯一能夠顯示活體纖維束的影像學(xué)技術(shù)， 其在術(shù)前準(zhǔn)確顯示腫瘤和纖維束的關(guān)系方面被寄予厚望H。另外，Stadlbauer等4通過對 立體定位活檢中腫瘤細(xì)胞浸潤的程度與用FA不同閾值腦白質(zhì)纖維束追蹤的結(jié)果做了相關(guān) 性研究，結(jié)果證實(shí)0. 15 0. 20為準(zhǔn)確重建膠質(zhì)瘤周圍纖維束最佳閾值。一些臨床實(shí)踐的 結(jié)果也證明了這一點(diǎn)5_7。與本方法有關(guān)的參考文獻(xiàn)有1. Ganslandt, 0, Stadlbauer, A, Fahlbusch, R, Kamada, K, Buslei, R, Blumcke, I, et al. Protonmagnetic resonance spectroscopicimaging integrated into image-guided surgery !correlation tostandard magnetic resonance imaging and tumorcel1 density.Neurosurgery 2005 ；56 291 298.2. Nelson, SJ,McKnight, TR,Henry,RG. Characterization ofuntreated gliomas by magnetic resonance spectroscopic imaging. Neuroimaging Clin N Am 2002 ; 12 : 599613.3. Stadlbauer, A, Moser, E, Gruber, S, Buslei, R, Nimsky, C, Fahlbusch, R, et al. Improved delineation of brain tumors :anautomated method for segmentation based on pathologic changesof IH-MRSI metabolites in gliomas. NeuroImage 2004 ； 23 :454461.4.Stadlbauer A, Nimsky C, Buslei R, Salomonowitz E, Hammen T, Buchfelder M, et al. Diffusion tensor imaging and optimizedfiber tracking in glioma patients !Histopathologic evaluationof tumor-invaded white matter structures. Neuroimage2007 ；34 949-56.5. Kamada, K, Todo, Τ, Masutani, Y, Aoki, S, Ιηο, K, Takano, Τ, et al. Combined use of tractography-integrated functionalneuronavigation and direct fiber stimulation. J Neurosurg2005；102 664 672.6. Yu, CS, Li, KC, Xuan, Y, Ji, ΧΜ, Qin, W. Diffusion tensortractography inpatients with cerebral tumors -.a helpfultechnique for neurosurgical planning and postoperativeassessment. Eur J Radiol 2005 ;56 :197 204.7.Akai, H, Mori, H, Aoki, S, Masutani, Y, Kawahara, N, Shibahara, J, et al. Diffusion tensor tractography ofgliomatosis cerebri :fiber tracking through the tumor. J ComputAssist Tomogr 2005 ；29 127 129.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種確定目標(biāo)邊界的方法，具體涉及 一種基于核磁彌散張量成像的新的確定膠質(zhì)瘤邊界的方法。本發(fā)明可以較直觀的顯示腫瘤和周圍纖維束的位置關(guān)系，有助于術(shù)前方案的確 定，減少術(shù)后功能障礙的發(fā)生。本發(fā)明方法，其包括如下步驟1)影像掃描，得到彌散張量圖像，本發(fā)明中，應(yīng)用磁共振掃描儀對膠質(zhì)瘤病例進(jìn)行掃描，設(shè)定一定的掃描參數(shù)，每個(gè) 層面均在6個(gè)方向以上施加彌散梯度；2)數(shù)據(jù)處理，用0. 15作為閾值進(jìn)行纖維束重建，本發(fā)明中，所有數(shù)據(jù)進(jìn)行離線后處理，將數(shù)據(jù)輸入圖像工作站，計(jì)算張量場，顯示 FA灰度圖、FA彩色編碼圖，并用FACT算法進(jìn)行纖維束追蹤；設(shè)定FA閾值為0. 15，相鄰兩個(gè)步長之間的夾角< 70°重建出符合要求的瘤周圍 的所有纖維束；3)通過重建纖維束與腫瘤的界線確定腫瘤邊界本發(fā)明中，通過在FA灰度圖或者FA彩色編碼圖上得到的重建的所有瘤周圍的纖 維束，確定腫瘤和纖維束的界線，最后確定腫瘤邊界。本發(fā)明方法方法克服了常規(guī)核磁低估腫瘤邊界的缺點(diǎn)同時(shí)可以直觀顯示膠質(zhì)瘤 與纖維束的位置關(guān)系，具有下述優(yōu)點(diǎn)1、可以比較直觀的顯示腫瘤和周圍纖維束的位置關(guān)系，有助于術(shù)前方案的確定。2、當(dāng)纖維束重建的FA閾值設(shè)定為0. 15時(shí)，該部分具有功能的輕微被腫瘤的浸潤 的纖維束被重建出來，該部分纖維束的保留可以減少術(shù)后功能障礙的可能性。


圖1為本方法的實(shí)施實(shí)例示意圖，其中，圖1-1為用病例彌散張量成像后所得的FA灰度圖像；圖1-2為用病例彌散張量成像后所得的FA彩色編碼圖及用FA閾值為0. 15重建 的包繞在腫瘤周圍的纖維束的二維顯示；圖1-3為在圖1-2的基礎(chǔ)上確定的腫瘤和纖維束邊界的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1用磁共振掃描儀對選定的膠質(zhì)瘤病例進(jìn)行掃描，設(shè)定一定的掃描參數(shù)，每個(gè)層面均在6個(gè)方向以上施加彌散梯度；掃描所得的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行離線后處理，將數(shù)據(jù)輸入圖像 工作站，計(jì)算張量場，顯示FA灰度圖、FA彩色編碼圖，并用FACT算法進(jìn)行纖維束追蹤；設(shè)定 FA閾值為0. 15，相鄰兩個(gè)步長之間的夾角< 70°重建出符合要求的所有纖維束；根據(jù)FA 灰度圖或者FA彩色編碼圖所顯示的數(shù)據(jù)得到腫瘤與重建纖維束的分界線及腫瘤的邊界， 確定腫瘤邊界。結(jié)果顯示，根據(jù)本發(fā)明方法所獲得的FA灰度圖或FA彩色編碼圖，能較直觀 的顯示腫瘤和周圍纖維束的位置關(guān)系，有助于術(shù)前方案的確定，當(dāng)纖維束重建的FA閾值設(shè) 定為0. 15時(shí)，該部分具有功能的輕微被腫瘤的浸潤的纖維束被重建出來，該部分纖維束的 保留可以減少術(shù)后功能障礙的可能性。
權(quán)利要求
一種基于磁共振彌散張量成像確定目標(biāo)邊界的方法，所述的目標(biāo)邊界為腫瘤邊界，其特征在于，其包括如下步驟1)影像掃描，得到彌散張量圖像；2)數(shù)據(jù)處理，用0.15作為閾值進(jìn)行纖維束重建；3)通過重建纖維束與腫瘤的界線確定腫瘤邊界。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的腫瘤為膠質(zhì)瘤。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步驟1)中，應(yīng)用磁共振掃描儀對 膠質(zhì)瘤病例進(jìn)行掃描，設(shè)定一定的掃描參數(shù)，每個(gè)層面均在6個(gè)方向以上施加彌散梯度。
4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步驟2)中，所有數(shù)據(jù)進(jìn)行離線后 處理，將數(shù)據(jù)輸入圖像工作站，計(jì)算張量場，顯示FA灰度圖、FA彩色編碼圖，并用FACT算法 進(jìn)行纖維束追蹤。
5.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步驟2)中，設(shè)定FA閾值為0.15， 相鄰兩個(gè)步長之間的夾角< 70°，重建所有瘤周圍的纖維束。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步驟3)中，根據(jù)重建的所有瘤周圍的 纖維束，確定腫瘤和纖維束的界線。
全文摘要
本發(fā)明屬醫(yī)學(xué)圖像處理及應(yīng)用鄰域，涉及一種確定目標(biāo)邊界的方法，具體涉及一種基于磁共振彌散張量成像技術(shù)基礎(chǔ)上的膠質(zhì)瘤邊界確定方法。本發(fā)明通過影像掃描，得到彌散張量圖像；然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用0.15作為閾值進(jìn)行纖維束重建；最后通過重建纖維束與腫瘤的界線確定腫瘤邊界。本方法克服了常規(guī)核磁低估腫瘤邊界的缺點(diǎn)同時(shí)可以直觀顯示膠質(zhì)瘤與纖維束的位置關(guān)系。
文檔編號G06T5/00GK101904745SQ20091005263
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者姚德民, 宋志堅(jiān), 李文生, 杜文健, 王滿寧 申請人:復(fù)旦大學(xué)