[發(fā)明專利]一種加權(quán)迭代的低場核磁共振T2譜反演算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711136488.0
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN108120944B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設計）人: 蘇冠群;聶生東;周小龍;王麗嘉;張英力;楊培強
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01R33/46
• 分類號: G01R33/46;G06K9/00
• 代理公司: 31225 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 宣慧蘭<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種加權(quán)迭代的低場核磁共振T2譜反演算法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)讀取低場核磁共振設備采集得到的原始數(shù)據(jù)文件；

(2)對原始數(shù)據(jù)進行預處理操作得到反演核心矩陣K以及原始數(shù)據(jù)中各回波波峰的回波時刻的信號幅值組成的向量m；

(3)計算采集數(shù)據(jù)的信噪比、曲率、斜率，進而獲取反演權(quán)重矩陣；

(4)利用反演權(quán)重矩陣進行加權(quán)迭代求解式：m＝Ks，得到s的最優(yōu)解，s表示橫向弛豫時間所對應的物質(zhì)的含量組成的向量；

(5)根據(jù)最優(yōu)解繪制T2譜；

步驟(2)具體為：

(21)提取低場核磁共振設備測定的各回波波峰的回波時刻，組成向量τ₂，并獲取各回波波峰的回波時刻的信號幅值組成向量m；

(22)對橫向弛豫時間進行布點，將橫向弛豫時間組成向量T₂；

(23)根據(jù)向量τ₂和m計算反演核心矩陣K，反演核心矩陣中第i行第j列元素為K^i,j：

其中，τ_2,i表示向量τ₂中的第i個元素，T_2,j表示向量T₂中的第j個元素，i＝1,2……I，j＝1,2……J，I表示回波波峰的個數(shù)，J表示橫向弛豫時間布點個數(shù)；

步驟(3)具體為：

(31)計算原始數(shù)據(jù)的信噪比，繪制τ₂和m構(gòu)成的曲線L，計算曲線L的曲率和斜率；

(32)構(gòu)造反演權(quán)重矩陣W，反演權(quán)重矩陣對角線上元素為權(quán)重，其余元素均為0，具體地：

確定權(quán)重個數(shù)：權(quán)重個數(shù)等于衰減時間在10ms之內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)；

確定反演權(quán)重矩陣上對角線元素的具體分布：最小權(quán)重為1，根據(jù)信噪比、曲率、斜率確定最大權(quán)重為w_max，然后在以2為底的指數(shù)空間中產(chǎn)生由最大權(quán)重到最小權(quán)重等間距的權(quán)重系數(shù)，最后按照權(quán)重系數(shù)由大到小分布在反演權(quán)重矩陣對角線上；

最大權(quán)重為w_max具體為：

w_max＝α_snr×(α_cC_max+α_pP_max)，

α_snr為信噪比的倒數(shù)，C_max為曲線L的曲率最大值，P_max為曲線L的斜率最大值，α_c和α_p均為常數(shù)；

步驟(4)具體為：

(41)對m和K進行加權(quán)得到K^w和m^w：K^w＝K^TWK，m^w＝K^TWm，W為反演權(quán)重矩陣；

(42)令迭代次數(shù)q＝0，給定s的初始值s^q；

(43)令s＝s^q帶入公式：m＝K^ws，計算得到m^q；

(44)求取Δm^q＝m^w-m^q；

(45)根據(jù)Δm^q求取誤差分配矩陣Δs^q；

(46)計算s^(q+1)＝s^q+Δs^q；

(47)令q＝q+1，返回步驟(43)進行迭代計算直到滿足迭代終止條件得到s的最優(yōu)解；

步驟(45)Δs^q中第j個元素為：

nnz(K^w(j))表示矩陣K^w中第j列中的非零元素個數(shù)，k_ij表示矩陣K^w中第i行第j列的元素，表示向量Δm^q中第i個元素，i＝1,2……I，I表示回波波峰的個數(shù)，j＝1,2……J，J表示橫向弛豫時間布點個數(shù)。