專利名稱：一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取信號(hào)的方法及其裝置，尤其是涉及一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前，質(zhì)子磁共振波譜技術(shù)(IH-MRS)能夠在體觀察人體代謝產(chǎn)物，但由于目前臨床中使用的磁共振掃描儀場(chǎng)強(qiáng)的限制，在實(shí)際臨床核磁共振譜(MRS)中，常常會(huì)遇到重疊在高寬峰上的小峰，難以識(shí)別和提取。目前對(duì)于這類重疊小峰的處理思路主要有兩種一是開發(fā)相應(yīng)的脈沖序列和發(fā)展相應(yīng)的譜編輯技術(shù)，二是采用二維譜技術(shù)。開發(fā)相應(yīng)的脈沖序列和譜編輯技術(shù)，只能針對(duì)特定的代謝物成份，不能一次性得到掃描部位的全部代謝物信息；而增加圖譜維數(shù)，又會(huì)極大延長(zhǎng)掃描時(shí)間，且分辨率低，也不一定能得到滿意的結(jié)果。為了彌補(bǔ)現(xiàn)有的磁共振譜信號(hào)識(shí)別技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種新的數(shù)據(jù)后處理方法。目前臨床普遍使用的是PRESS與STEAM序列，該序列的優(yōu)點(diǎn)之一是保留了掃描部位的所有代謝物信息。通過本發(fā)明提供的處理方法，能夠?qū)RESS或STEAM序列得到的代謝物信息進(jìn)行逐一分析，尤其是那些被大信號(hào)掩蓋的小信號(hào)成分，進(jìn)行精確識(shí)別和含量的定量計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)在體、無創(chuàng)檢測(cè)小信號(hào)代謝物含量的目的。近十幾年來形成的小波理論，由于小波變換同時(shí)具有時(shí)域和頻域上局部的特征及多分辨分析特征，所以特別適合信號(hào)處理中的應(yīng)用。特別是Donoho閾值方法得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于磁共振譜(MRS)上的重疊峰而言，根據(jù)Donoho提出的小波系數(shù)的軟硬閾值去噪的思想在小波域中，大信號(hào)的小波系數(shù)要大于同尺度分解下的小信號(hào)的小波系數(shù)。因此可以設(shè)定一個(gè)閾值，高于該閾值的小波系數(shù)置零；低于該閾值的小波系數(shù)保留。最后將處理過的小波系數(shù)做小波逆變換，從而將大背景信號(hào)去除，達(dá)到分辨微弱小信號(hào)的目的。但是若直接借鑒Donoho傳統(tǒng)閾值法，剔除大信號(hào)的小波系數(shù)得到被掩蓋在大信號(hào)下的小信號(hào)，由于“一刀切”式閾值法會(huì)導(dǎo)致小波域的分布函數(shù)不連續(xù)，出現(xiàn)間斷點(diǎn)，還原到頻域中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的偽吉布斯現(xiàn)象(Pseudo-Gibbs)。偽吉布斯現(xiàn)象和信號(hào)不連續(xù)點(diǎn)的位置有關(guān)，確切地說，是和信號(hào)的特征(如不連續(xù)點(diǎn))和小波基元素的特征之間的精確對(duì)準(zhǔn)有關(guān)。在間斷點(diǎn)附近產(chǎn)生無序的振蕩波會(huì)與待分析的小信號(hào)交織在一起，影響判斷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種只需通過使用普通的臨床脈沖序列PRESS或STEAM，就可以一次性分析出所有代謝物成份的信息，尤其是那些被大信號(hào)掩蓋的小信號(hào)，可以對(duì)之進(jìn)行準(zhǔn)確提取與定量計(jì)算，且計(jì)算速度快的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法及其裝置。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟1，平移變換模塊對(duì)由大小峰重疊而成的信號(hào)的頻譜波形f ( ω )進(jìn)行j次循環(huán)平移，并對(duì)每次平移后的結(jié)果做離散二進(jìn)制小波變換，得到j(luò)+Ι組變換后的小波系數(shù)結(jié)果后執(zhí)行下一步驟；步驟2，閾值處理模塊對(duì)步驟I中j+Ι組小波系數(shù)做小波系數(shù)的閾值處理，將低于閾值的小波系數(shù)置為O ;保留高于閾值的小波系數(shù)；步驟3，重構(gòu)模塊對(duì)步驟2中的保留的小波系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)即對(duì)處理過后的小波系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高寬峰的重構(gòu)，重構(gòu)后的高寬峰將不再包含疊加在其上的小峰；步驟4，逆平移模塊對(duì)完成步驟3的所有小波逆變換分別進(jìn)行逆循環(huán)平移后，對(duì)所有逆平移的結(jié)果進(jìn)行平均求值，得到不含小峰成份的高寬峰頻譜；步驟5，提取模塊將步驟I中的重疊峰頻譜去除步驟4中的高寬峰頻譜，從而得到弱信號(hào)頻譜成份。在上述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，所述步驟I中，對(duì)重疊峰頻譜進(jìn)行循環(huán)平移的采用公式(
權(quán)利要求
1.一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，平移變換模塊對(duì)重疊峰信號(hào)進(jìn)行j次循環(huán)平移，并對(duì)每次平移后的結(jié)果做離散小波變換，得到j(luò)+ι組小波系數(shù)后執(zhí)行下一步驟；步驟2，閾值處理模塊對(duì)步驟I中j+Ι組小波系數(shù)做閾值處理，將低于閾值的小峰的小波系數(shù)置為O ;保留高于閾值的小峰的小波系數(shù)；步驟3，重構(gòu)模塊對(duì)步驟2中的保留高于閾值的小峰的小波系數(shù)進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)即對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高寬峰的重構(gòu)，重構(gòu)后的高寬峰將不再包含疊加在其上的小峰；步驟4，逆平移模塊對(duì)完成步驟3的所有小波逆變換分別進(jìn)行逆循環(huán)平移后，對(duì)所有逆平移的結(jié)果進(jìn)行平均求值，得到不含小峰成份的高寬峰成份；步驟5，提取模塊將步驟I中的重疊峰信號(hào)去除步驟4中的高寬峰成份，得到弱信號(hào)頻
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，所述步驟I中，對(duì)重疊峰進(jìn)行循環(huán)平移的采用公式
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，所述步驟I中，對(duì)信號(hào)f(t)進(jìn)行離散小波變換采用公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，所述步驟2中，閾值處理采取的是軟閾值法，軟閾值函數(shù)為
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，所述步驟3中，對(duì)不含小信號(hào)成份的高寬峰信號(hào)f' (ω)的通過重離散小波逆變換重構(gòu)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，所述步驟4中，逆循環(huán)平移的采用公式
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的上述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，所述步驟5 中，提取弱信號(hào)的采用公式
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法，其特征在于，所述步驟I中，平移次數(shù)j滿足H = 2#1，H為重疊信號(hào)f(co)長(zhǎng)度。
9.一種權(quán)利要求I所述的提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法的裝置，其特征在于，包括依次連接的平移變換模塊、閾值處理模塊、重構(gòu)模塊、逆平移模塊以及提取模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提取磁共振波譜重疊弱信號(hào)的方法及其裝置。步驟是對(duì)重疊峰信號(hào)進(jìn)行循環(huán)平移，并對(duì)每次平移后的結(jié)果做正交小波變換；對(duì)每次小波變換的結(jié)果做小波系數(shù)的閾值處理，將小峰的小波系數(shù)置為0；對(duì)每次處理后的小波系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高寬峰的重構(gòu)，重構(gòu)后的高寬峰將不再包含疊加在其上的小峰；對(duì)每次逆變換的結(jié)果做循環(huán)逆平移，并求平均，得到不含小峰成份的“純粹”的高寬峰成份；在重疊峰信號(hào)中，減去高寬峰成份，從而使小峰成份得到顯現(xiàn)。本發(fā)明能夠有效抑制普通小波閾值法所帶來的振蕩峰，具有準(zhǔn)確度高，重復(fù)性好，運(yùn)算速度快等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R33/54GK102608554SQ201210080499
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者任雯廷, 全紅, 楊志勇, 王成, 蔣剛 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)