(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010536301.1
(22)申请日 2020.06.12
(71)申请人 北京师范大学
地址 100875 北京市海淀区新街口外大街
19号
(72)发明人 黄瑞旺 朱礼涛 梁华东 黄倩
(74)专利代理机构 北京华夏正合知识产权代理
事务所(普通合伙) 11017
代理人 韩登营
(51)Int.Cl.
G06Q 10/06(2012.01)
G06T 7/00(2017.01)
G06F 17/16(2006.01)
(54)发明名称
方法及质控方法
(57)摘要
本发明提出一种磁共振影像的综合质量评
价体系构建方法，所述综合质量评价体系用于磁
共振影像质控，其包括：获取磁共振设备的标准
球形水模的不同模态的磁共振影像；基于各模态
台磁共振设备各所述影像质量测评指标，抽取多
个综合质量因子；将不同的所述综合质量因子对
应到设备的不同的硬件环境指标，构建磁共振设
备的综合质量评价体系，包括依次关联的三层：
第一层用于提供综合质量得分、第二层包括所述
硬件环境指标、第三层包括所述影像质量测评指
标；以及，确定出从所述第三层到第所述二层的
第一权重和从所述第二层到所述第一层的第二
权重。本发明可以提升所采集的磁共振影像质量
的稳定性和可靠性。权利要求书2页 说明书15页 附图6页CN 112036678 A 2020.12.04
C N 112036678
A
1.一种磁共振影像的综合质量评价体系构建方法，所述综合质量评价体系用于磁共振影像的质控，其特征在于，包括步骤：
获取磁共振设备的标准球形水模的不同模态的磁共振影像；
基于各模态的磁共振影像提取各影像质量测评指标；
基于多台磁共振设备各所述影像质量测评指标，抽取多个综合质量因子；
将不同的所述综合质量因子对应到设备的不同的硬件环境指标，构建磁共振设备的综合质量评价体系，包括依次关联的三层：第一层用于提供综合质量得分、第二层包括所述硬件环境指标、第三层包括所述
影像质量测评指标；以及，确定出从各所述影像质量测评指标到各所述硬件环境指标的第一权重和从各所述硬件环境指标到所述综合质量得分的第二权重。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述不同模态的磁共振影像至少包括以下之一：定位像、二维自旋回波成像、三维快速梯度回波成像、梯度回波成像、血氧水平依赖成像和扩散张量成像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述关联包括：
所述综合质量得分T表示为所述硬件环境指标对应的矩阵D与第二权重对应的矩阵C的乘积；
所述硬件环境指标对应的矩阵D表示为所述影像质量测评指标对应的矩阵X与第一权重对应的矩阵B的乘积。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将不同的所述综合质量因子对应到设备的不同的硬件环境指标的步骤包括：
依次从所述影像质量测评指标对应的矩阵X中取第i个指标x i，其中i＝1,2,…,m；在因子得分矩阵A的i列中查与x i中有关的最大得分系数a ji，根据a ji所对应的所述综合质量因子对应的矩阵F中的公因子f j，
确定x i对公因子f j有显著影响；所述因子得分矩阵A是基于探索性因子分析法确定的所述综合质量因子的得分系数组成的矩阵；
依次从综合质量因子对应的矩阵F中取第j个公因子f j，其中j＝1,2,…,n；根据在影像质量测评指标对应的矩阵X中对f j有显著影响的所有x i指标共同指向的硬件环境指标对公因子f j重命名；
由此构建综合质量因子对应的矩阵F对应的硬件环境指标对应的矩阵D。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一权重对应的矩阵B与基于探索性因子分析法确定的因子得分矩阵A相同。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第二权重对应的矩阵C基于硬件环境指标的贡献率对应的矩阵G进行归一化得到；
所述贡献率对应的矩阵G由基于探索性因子分析法输出因子贡献率对应的矩阵。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述影像质量测评指标使用标准化的方法自动提取。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述抽取多个综合质量因子，是利用探索性因子分析法基于所述影像质量测评指标抽取的公因子中选择获取。
9.一种磁共振影像质控方法，其特征在于，包括步骤：
基于各个磁共振设备，使用权利要求1至8任一所述的综合质量评价体系构建方法构建综合质量评价体系；
基于所述综合质量评价体系，计算各磁共振设备的综合质量得分；
当判断一磁共振设备的综合质量得分低于设定的第一阈值时，基于所述综合质量评价体系的关联的三层，依次确定出对应的硬件环境指标、影像质量测评指标，根据影像质量测评指标定位磁共振设备的故障。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述依次确定出对应的硬件环境指标、影像质量测评指标，根据影像质量测评指标定位磁共振设备的故障，包括：
确定导致所述综合质量得分T低于所述第一阈值的原因是在所述硬件环境指标对应的矩阵D中存在一具体的硬件环境指标d i低于设定的d i阈值；
确定导致所述d i低于所述d i阈值的原因是在所述影像质量测评指标对应的矩阵X中存在一具体的影像质量测评指标x i低于设定的x i阈值；
把所述x i指向的磁共振设备的一具体硬件定位为有故障硬件。
一种磁共振影像的综合质量评价体系构建方法及质控方法
技术领域
[0001]本发明涉及智慧医疗技术领域，特别是指一种磁共振影像的综合质量评价体系构建方法及质控方法。
背景技术
[0002]脑科学研究中一个重要的研究方向是以多中心队列追踪的方式对中国儿童青少年的脑智发育情况进行测评，由于磁共振脑影像技术无创、时间分辨率和空间分辨率高的特性，能够从脑结构、脑功能等多方面对大脑进行度量，磁共振脑影像成为了脑科学研究中必不可少的技术。为了能够保证在多个磁共振中心的施测过程中同时检测磁共振脑影像质量的稳定性和可靠性，需对磁共振影像设备进行标准化管理。然而，目前不同的中心对磁共振影像的检测度量指标不统一，且没有与多中心、大数据的使用场景相适应的技术方案，从而使多中心站点磁共振设备的标准化质量监控体系的形成面临严重挑战。
发明内容
[0003]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种磁共振影像的综合质量评价体系构建方法及质控方法，以能实现在多个磁共振中心的施测过程中对磁共振设备的影像质量控制，形成多中心站点的磁共振设备的标准化质量监控体系，从而提升所采集的磁共振脑功能影像质量的稳定性和可靠性。
[0004]本发明第一方面提供一种磁共振影像的综合质量评价体系构建方法，综合质量评价体系用于磁共振影像的质控，其包括以下步骤：
[0005]获取磁共振设备的标准球形水模的不同模态的磁共振影像；
[0006]基于各模态的磁共振影像提取各影像质量测评指标；
[0007]基于多台磁共振设备各所述影像质量测评指标，抽取多个综合质量因子；[0008]将不同的所述综合质量因子对应到设备的不同的硬件环境指标，构建磁共振设备的综合质量评价体系，包括依次关联的三层：第一层用于提供综合质量得分、第二层包括所述硬件环境指标、第三层包括所述影像质量测评指标；以及，确定出从各所述影像质量测评指标到各所述硬件环境指标的第一权重和从各所述硬件环境指标到各所述综合质量得分的第二权重。
[0009]由上，由于上述步骤中采用所述球形水模，因为其具有高度稳定的物理特性，保证其磁共振影像
的高度不变性，减小了样品对使用本发明磁共振影像的综合质量评价体系构建方法构建的磁共振设备的综合质量评价体系的影响，保证了所构建的综合质量评价体系应用于磁共振影像质控时的稳定性。
[0010]由上，所述基于多台磁共振设备各所述影像质量测评指标，每台设备的运行时间不同或维护情况不同，其设备潜在的问题也不尽相同，同时还可累积一台设备历史数据，特别是设备在过去有故障时的影像，基于多个磁共振设备的各所述影像质量测评指标，保证对使用本发明所述综合质量评价体系构建方法构建的磁共振设备的综合质量评价体系的
鲁棒性，提高了所构建的综合质量评价体系应用于磁共振影像质控时的稳定性。
[0011]其中，所述不同模态的磁共振影像至少包括以下之一：定位像、二维自旋回波成像、三维快速梯度回波成像、梯度回波成像、血氧水平依赖成像和扩散张量成像。
[0012]由上，不同模态影像因为其成像原理不同，反应了设备质量中不同的方面，综合多个模态影像就可以分析设备质量的多个方面，保证使用本发明所述综合质量评价体系构建方法构建的磁共振设备的综合质量评价体系的通用性，提升了所构建的综合质量评价体系应用于磁共振影像质控时的可靠性。
[0013]其中，所述影像质量测评指标使用标准化的方法(Pipeline)自动提取。
[0014]由上，所述标准化的方法(Pipeline)自动提取，减小了人为对使用本发明所述综合质量评价体系构
建方法构建的磁共振设备的综合质量评价体系的影响，保证了所构建的综合质量评价体系应用于磁共振影像质控时的稳定性。
[0015]其中，所述抽取多个综合质量因子，是利用探索性因子分析法基于所述影像质量测评指标抽取的公因子中选择获取；
[0016]由上，所述探索性因子分析法(EFA)能够将具有错综复杂关系的变量综合为少数几个独立的可解释的核心因子；利用探索性因子分析法基于多台磁共振设备各所述影像质量测评指标抽取的多个所述综合质量因子，可解释为硬件环境相关的指标。
[0017]其中，所述将不同的所述综合质量因子对应到设备的不同的硬件环境指标的步骤包括：
[0018]依次从所述影像质量测评指标对应的矩阵X中取第i个指标x i，其中i＝1,2,…,m；在因子得分矩阵A的i列中查与x i中有关的最大得分系数a ji，根据a ji所对应的所述综合质量因子对应的矩阵F中的公因子f j，确定x i对公因子f j有显著影响；
[0019]依次从综合质量因子F中取第j个公因子f j，其中j＝1,2,…,n；根据在影像质量测评指标对应的矩阵X中对f j有显著影响的所有x i指标共同指向的硬件环境指标对公因子f j 重命名；
[0020]由此构建综合质量因子对应的矩阵F对应的硬件环境指标对应的矩阵D。[0021]由上，所述综合质
量因子被解释为磁共振设备的环境质量指标，为磁共振设备独特的指纹，帮助在问题定位时能及时准确发现硬件质量问题。
[0022]其中，所述关联包括：所述综合质量得分对应的变量T表示为所述硬件环境指标对应的矩阵D与第二权重对应的矩阵C的乘积；
[0023]所述硬件环境指标对应的矩阵D表示为所述影像质量测评指标对应的矩阵X与第一权重对应的矩阵B的乘积；
[0024]其中，所述第一权重对应的矩阵B与所述因子得分矩阵A相等；
[0025]其中，所述第二权重对应的矩阵C基于所述因子贡献率对应矩阵G归一化获得；所述贡献率对应的矩阵G由基于探索性因子分析法输出因子贡献率对应的矩阵。
[0026]由上，使用本发明所述综合质量评价体系构建方法构建的磁共振设备的综合质量评价体系，立体化可视化呈现了从影像层面的所述影像质量测评指标到硬件层面所述硬件环境指标再到设备综合质量得分的评价体系，帮助磁共振设备影像质控时准确质控。[0027]综上，所述球形水模的磁共振影像提供了标准化样品、所述影像质量测评指标使用了所述标准化方法自动提取提供了标准化数据，保证了构建所述综合质量评价体系的稳
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