磁共振波谱分析后处理算法的实现

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磁共振波谱学(MRS, Magnetic Resonance Spectroscopy)在最近越来越多的成功应用于国内外磁共振临床领域。磁共振波谱诊断不仅是目前唯一能无损伤性研究活体组织代谢、生物化合物定量分析的方法,更具有早于其他成像手段发现病症的显著优点。近年来,MRS软件包已经逐渐成为国外高场磁共振设备的标准配置,因此在国内自主研发的1.5T磁共振设备上实现MRS数据采集及后处理功能已成为迫切的任务之一。磁共振波谱应用的主要途径就是量化代谢物的浓度来对比诊断病症,对于这个问题,尽管有大量的研究发布,但仍然很难准确的估计这些代谢物的浓度,主要是因为磁场的不均匀,较低的信噪比,较大分子的干扰等原因。因此,对磁共振成像仪采集到的信号进行后期的软件处理成为磁共振波谱领域的热点问题和难点问题之一。本文从广泛调研现有最新国外研究成果开始,对磁共振波谱后处理中时频域两类算法进行了细致深入的论述和实验,按照波谱后处理的顺序,自磁共振波谱信号(自由感应信号)开始,依次进行了信号填充零、降低噪声、直流偏移校正,信号中水分子抑制,信号相位校正及基线校正五个部分的大量比较分析实验。本文基于核磁共振信号噪声的复杂性和小波分析在处理信号的独特优势将小波分析应用于核磁共振信号去噪。对于MRS来说有一个关键问题是幅值强的水峰会影响到组织感兴趣代谢物共振的观察。因此本论文专门使用一章对水信号的抑制进行研究,在研究国外最新技术的技术上,使用滤波器方法、奇异值分解、小波分析的方法对残留水信号进行抑制。本文频域的处理主要包括相位校正和基线校正两类处理步骤,相位校正将全相位技术创新性的引进磁共振波谱处理,可以克服相位的一阶误差。最后,对本文的结果做了扼要总结,并提出下一步研究方向。本文进行了后处理算法实验,实验结果表明,本文实现的后处理算法,很好地完成了波谱处理中对时频域信号的要求;本文内容既可以为工程实践服务,更在国内外最新研究的基础上进行算法创新。全面独立的对磁共振波谱后处理算法进行了研究实验。
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