[發明專利]一種加權迭代的低場核磁共振T2譜反演算法

有效

• 申請號: 201711136488.0
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN108120944B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（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）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 上海科盛知識產權代理有限公司
• 代理人: 宣慧蘭<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種加權迭代的低場核磁共振T2譜反演算法，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據文件；(2)對原始數據進行預處理操作得到反演核心矩陣K以及原始數據中各回波波峰的回波時刻的信號幅值組成的向量m；(3)計算采集數據的信噪比、曲率、斜率，進而獲取反演權重矩陣；(4)利用反演權重矩陣進行加權迭代求解式：m＝Ks，得到s的最優解，s表示橫向弛豫時間所對應的物質的含量組成的向量；(5)根據最優解繪制T2譜。與現有技術相比，本發明對短弛豫組分進行加權，更貼近原始信號的稀疏性，計算精度高，魯棒性好，在不同信噪比數據情況下，能夠得到穩定的反演結果。

技術領域

本發明涉及一種核磁共振信號處理技術，尤其是涉及一種加權迭代的低場核磁共振T2譜反演算法。

背景技術

在世界范圍內，核磁共振技術發展迅猛，在很多領域得到了廣泛的發展，比如高場強核磁共振技術應用于對人體的臨床診斷等。隨著核磁共振技術的不斷發展，人們發現核磁共振技術不僅可以應用于臨床，還可以在其他領域(如食品科學、農業、石油能源、材料科學、紡織化工等)發揮其他科學儀器所不能發揮的作用。很多科學研究已經證明，在這些領域中應用核磁共振分析技術，可以解決現有的其他科學儀器所不能解決的問題，對這些領域的科學進步起到了舉足輕重的推動作用。與用于臨床的高場核磁共振技術不同的是，在食品科學、農業、石油能源、材料科學、紡織化工等領域采用低場核磁共振技術就可以很好的解決相關問題。此外，低場核磁共振分析儀器由于采用低場強磁體，可以使所研發的分析儀器體積較小，安裝、調試、維護、操作都很方便。因此，低場核磁共振分析儀器得到了科學界的關注。

CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列速度快，是低場核磁共振中最常用的 T2序列之一。研究者常常利用CPMG等序列的原始數據和樣品橫向弛豫時間、縱向弛豫時間的分布特點，進行時域譜反演的相關研究。但是核磁共振采集到的原始信號并不能得到直觀的樣品結構信息，需要通過反演技術才能得到易于理解的時域譜。一般，一維時域譜就可以為研究者分析樣品的組成、性質等提供重要的依據。但是，隨著低場核磁共振應用的不斷深入，研究者們發現實驗得到的T2譜在反演時長弛豫組分會把短弛豫組分吸收掉，進而不能反映短弛豫組分的真實分布。

國內外通常使用三種快速T2反演的思路：第一種是截斷方法，比如奇異值截斷法；第二種正則化方法，如標準正則化法、L曲線法；第三種迭代法，比如SIRT 法等。現有正則化因子的選擇算法需要一定的人為干預，還待完善。

CPMG序列中短弛豫組分衰減速度比較快，現有的算法都是平等對待各個數據，這樣使得反演計算時長弛豫組分容易將短弛豫組分吸收掉合成一個大的譜峰。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種加權迭代的低場核磁共振T2譜反演算法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種加權迭代的低場核磁共振T2譜反演算法，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據文件；

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

(3)計算采集數據的信噪比、曲率、斜率，進而獲取反演權重矩陣；

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

(5)根據最優解繪制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；