(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211276609.2 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 之江实验室 地址 311121 浙江省杭州市余杭区之江实 验室南湖总部 (72)发明人 张瑜　王志超　逄奇凡　李建奇　 张军阳　 (74)专利代理 机构 北京志霖恒远知识产权代理 有限公司 1 1435 专利代理师 戴莉 (51)Int.Cl. A61B 5/055(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06T 5/00(2006.01)G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) (54)发明名称 基于分离式定量APT成像的乳 腺肿瘤辨别系 统 (57)摘要 本发明公开了一种基于分离式定量APT成像 的乳腺肿瘤辨别系统， 包括背景参考Z谱仿真模 块、 预测模型训练模块、 图像采集模块、 水峰偏移 预矫正模块、 图像重建模块和鉴别模块， 本发明 首先通过机器学习模拟乳腺生理环境及病理环 境仿真的理论背景参考Z谱， 并建立模型， 再通过 模型对采集的逐像素的Z谱进行预测得到对应的 主磁场偏移量与背景参考Z谱， 最终得到酰胺质 子饱和转移成像， 最后通过病灶区成像的对比度 来判断乳腺肿瘤的良恶性。 本发 明提出的基于分 离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统的处理流 程有效地避免了乳腺脂肪、 水肿等信号的干扰， 同时极大程度上 降低了磁体主磁场不均匀性的 影响， 故对 诊断的准确度有着显著的提升 。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115349847 A 2022.11.18 CN 115349847 A 1.一种基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特 征在于： 包括如下模块： 背景参考Z谱仿真模块： 通过化学交换饱和转移 的数值仿真方法对乳腺生理环境及病 理环境背景参 考Z谱进行仿真； 预测模型训练模块： 根据背景参考Z谱仿真模块的仿真结果， 采用机器学习的方法进行 训练， 得到 乳腺区域背景参 考Z谱的预测模型； 图像采集模块： 使用化学交换饱和转移磁共振序列采集磁共振成像系统中的乳腺影像 数据； 水峰偏移预矫正模块： 通过乳腺影像的磁共振数据 形成原始Z谱， 通过其形态数值计算 对原始Z谱所受到水峰偏移影响进行矫 正， 得到预矫 正Z谱； 图像重建模块： 用于将采集的乳腺影像数据逐像素的通过训练好的预测模型进行背景 参考Z谱预测， 得到乳腺区域每个像素的酰胺质子饱和转移 率， 进行重建得到分离式定量化 学交换饱和转移成像； 鉴别模块： 通过对肿瘤成像中肿瘤病灶区域进行半自动分割， 并自动标记肿周水肿及 肿瘤实质区域， 对其 实质区域中分离式化学交换饱和转移成像对比度信息提取并进行乳腺 肿瘤良恶性 鉴别。 2.如权利要求1所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述背景参考Z谱的构建方法具体为： 每个体素不同的饱和频率下剩余归一化水信号的强度 形成Z谱， 从每个Z谱中去除化学交换饱和转移成像效应及核奥氏增强效应影响， 形成背景 参考Z谱。 3.如权利要求1所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述背景参考Z谱仿真模块的具体操作如下： 对影响乳腺区域正常组织及病理组织的背景参 考Z谱的参数在所有生理及病理范围中进 行组合遍历， 同时给定Z谱随着水峰在体部磁共振 主磁场变化范围内随机偏移从而模拟主磁场 偏移， 通过双 池布洛赫方程仿 真得到涵盖生理 环境中存在的所有情况的背景参 考Z谱集。 4.如权利要求1所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述预测模 型训练模块具体操作如下： 对于每个模拟的背 景参考Z谱， 将频率偏移避开乳腺化 学交换饱和 转移效应与脂质质子的核奥氏增强效应交换点位置的归一化水信号作为模型 训练输入， 将整个背 景参考Z谱以及自由水池化学位移偏移 量作为模 型的训练输出； 采用机 器学习的方法进行训练， 得到由S型隐藏神经元以及线型输出神经元组成的多层前馈式神 经网络模型， 即为乳腺区域背景参 考Z谱的预测模型。 5.如权利要求1所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述图像采集模块的具体操作如下： 使用化学交换饱和转移磁共振序列在磁共振成像系统中 使用不同频率的饱和射频照射采集模图信息,额外采集一个没有饱和射频照射的条件下的 参考图像。 6.如权利要求1所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述水峰偏移预矫 正模块的具体操作如下： 步骤1、 根据图像采集模块采集到的每个射频频率偏移位置的数据点信息， 通过参考扫 描的图像进行归一 化， 再进行插值后绘制成原 始的Z谱； 步骤2、 对Z谱中值最低的M个点取出进行分析， 对非最低的M ‑1个点的归一化水信号与权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115349847 A 2最低点处归一 化水信号计算得到 差值； 步骤3、 对位于Z谱左侧点的差值与右侧点的差值分别求得均值， 通过两个均值的比值 乘以两侧点在Z谱中的频率差可以得到初步的主磁场偏移量， 并进行初步的原始Z谱矫正， 得到预矫 正Z谱。 7.如权利要求1所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述图像重建模块具体操作如下： 步骤1、 逐像素的将预矫正Z谱中频率偏移避开乳腺化学交换饱和转移效应与脂质质子 的核奥氏增强效应交换点位置的归一化水信号数据输入到预测模型训练模块所建立的预 测模型中进 行预测， 得到背景参考Z谱与自由水的水峰偏移 量， 随后用自由水的水峰偏移 量 来矫正预处理的Z谱与背景参 考Z谱， 得到矫 正后的原 始Z谱与背景参 考Z谱； 步骤2、 将矫正后的背景参考Z谱与矫正后的通过磁共振成像采集得到的Z谱在酰胺质 子饱和转移效应的交换点相减后得到酰胺质子饱和转移成像对比度； 逐像素 的Z谱相减提 取成像信号即得到 乳腺区域的酰胺质子 饱和转移成像。 8.如权利要求6所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述Z谱相减提取成像信号采用如下公式： ； 其中， APT表 示酰胺质子转移效应， 为射频脉冲 偏照频率， 为矫正后的背景 参考Z谱， 为参考扫描信号， 为实验采集信号， 为矫正后的原始Z 谱。 9.如权利要求1所述的基于分离式定量APT成像的乳腺肿瘤辨别系统， 其特征在于： 所 述鉴别模块的具体操作如下： 步骤1、 通过常规肿瘤检查中T1结构 成像对病灶区进行半自动分割， 分别 对肿瘤的肿周 水肿区域与肿瘤实质区域勾画； 步骤2、 将肿瘤实质区域掩膜应用在图像重建模块所获得的酰胺质子饱和转移成像中， 随后计算该区域中所有体素平均的酰胺质子饱和转移成像对比度， 并以此作为乳腺肿瘤良 恶性鉴别标准； 所 得成像对比度的高低对应肿瘤恶性怀疑度高低。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115349847 A 3