[發(fā)明專利]質(zhì)子磁共振波譜信號(hào)中的水峰處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210301526.4
• 申請(qǐng)日: 2012-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN102805625A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竇維蓓;李源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/055
• 分類號(hào): A61B5/055
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于質(zhì)子磁共振波譜信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種質(zhì)子磁共振波譜信號(hào)中的水峰處理方法。

背景技術(shù)

質(zhì)子磁共振波譜（1H?MRS，1H?Magnetic?Resonance?Spectroscopy）成像設(shè)備采集的信號(hào)來(lái)自1H原子受激輻射的電磁波，由于人體中水分含量極大，故而收到的共振信號(hào)中，水分子的信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他物質(zhì)的信號(hào)強(qiáng)度，它們的頻譜峰值比約為一萬(wàn)倍左右，即便經(jīng)過(guò)信號(hào)采集過(guò)程中發(fā)射的抑水脈沖作用，仍有兩百倍左右的頻譜峰值比，嚴(yán)重干擾了對(duì)感興趣的化合物的濃度分析，所以去除共振信號(hào)中的水峰是對(duì)感興趣的化合物代謝變化進(jìn)行分析的前提。

目前磁共振波譜的水峰抑制方法主要有兩種：HLSVD（Hankel?Lanczos?Singular?Value?Decomposition）和小波變換方法。

HLSVD方法可以將信號(hào)在時(shí)域上分為若干指數(shù)衰減函數(shù)的疊加，而物質(zhì)峰的理論模型在時(shí)域上正是指數(shù)衰減函數(shù)，將水也視作為一種物質(zhì)，則可以像其他物質(zhì)一樣經(jīng)HLSVD分離出來(lái)，只要再將分離出的水峰減去即可。

小波變換方法則可以將信號(hào)在頻域上分解到若干頻帶，去掉水峰所在的頻帶，并將剩余的子帶做反變換即可得到去除水峰的信號(hào)了。

但是，HLSVD和小波變換方法也有不足之處。

其中，HLSVD方法是一種模型擬合方法，該方法獲得有效結(jié)果的前提是信號(hào)滿足理論模型。然而受不同測(cè)量環(huán)境及抑水脈沖的影響，水峰的形狀千差萬(wàn)別，甚至用幾個(gè)指數(shù)衰減函數(shù)都不能完全的表示，這時(shí)按照原本的方法計(jì)算，水峰就會(huì)有較大殘留，影響后續(xù)的定量處理。

小波變換方法的基礎(chǔ)是子帶濾波，然而實(shí)際處理結(jié)果對(duì)于子帶的選擇非常敏感，保留或是去掉一層小波，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果有很大變化，所以如果測(cè)量參數(shù)改變導(dǎo)致頻譜的范圍有所變化，需要重新選擇子帶，造成計(jì)算操作上的困難，也不能保證計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性，不利于跟蹤研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種質(zhì)子磁共振波譜信號(hào)中的水峰處理方法，用于解決目前常用的水峰處理方法存在的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種質(zhì)子磁共振波譜信號(hào)中的水峰處理方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：對(duì)質(zhì)子磁共振波譜采集的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列；

步驟2：提取質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列中的水峰的頻譜分布特征點(diǎn)，得到水峰頻譜分布特征點(diǎn)序列；

步驟3：比較水峰頻譜分布特征點(diǎn)序列和質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列，在水峰頻譜分布特征點(diǎn)序列相對(duì)于質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列缺少頻率的位置插入頻率和該頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)值，得到重構(gòu)的水峰頻譜分布特征點(diǎn)序列；

步驟4：從質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列中減去重構(gòu)的水峰頻譜分布特征點(diǎn)序列，實(shí)現(xiàn)質(zhì)子磁共振波譜信號(hào)中的水峰處理。

所述步驟2采用下凸函數(shù)檢測(cè)法，包括：

步驟201：在質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列中，獲取水峰峰值位置左側(cè)和右側(cè)兩個(gè)設(shè)定區(qū)域；

步驟202：對(duì)于水峰峰值位置左側(cè)和右側(cè)兩個(gè)設(shè)定區(qū)域，按照頻率序號(hào)由低到高的順序檢測(cè)每一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的信號(hào)值，將不滿足下凸函數(shù)條件的頻率和其對(duì)應(yīng)的信號(hào)值從質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列中刪除，從而得到水峰頻譜分布特征點(diǎn)序列；

所述下凸函數(shù)條件為：(f_i+1-f_i)·a[f_i-1]+(f_i-f_i-1)·a[f_i+1]≥(f_i+1-f_i-1)·a[f_i]，其中f_i-1，f_i，f_i+1分別是序號(hào)為i-1，i和i+1的頻率，a[f_i-1]，a[f_i]和a[f_i+1]分別是頻率f_i-1，f_i和f_i+1對(duì)應(yīng)的信號(hào)值。

所述步驟2采用折線近似法，包括：

步驟301：將質(zhì)子磁共振波譜原始信號(hào)序列分為3個(gè)區(qū)域，即左側(cè)區(qū)域、中間區(qū)域和右側(cè)區(qū)域；其中，中間區(qū)域滿足：

（1）包含水峰峰值；

（2）區(qū)域內(nèi)水峰峰值以左單調(diào)增右側(cè)單調(diào)減；

步驟302：對(duì)于每一個(gè)設(shè)定區(qū)域，取設(shè)定區(qū)域的兩個(gè)端點(diǎn)位置的頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)值，做一條連接兩個(gè)信號(hào)值的線段，作為近似折線；