磁共振波谱拟合方法、系统及终端技术方案

本发明专利技术的磁共振波谱拟合方法、系统及终端，通过对采集的波谱数据进行傅里叶变换获得频率域波谱的实部数据，并选择感兴趣波谱有限频率范围，再确定相对于整个频谱的频率坐标索引数据，进而从所述实部数据中生成对应的有限波谱；基于设置的波谱基线扩展值以及所述频率坐标索引数据，对所述有限波谱进行频率扩展，并设置时域频域波谱拟合函数的采样间隔时间以及采集点数，最后对所述扩展波谱进行拟合。本发明专利技术使用与采集数据相同的采样间隔时间进行述时域频域波谱拟合函数构建，保证基线的最小化；在拟合之前，进行人工波谱频率扩展和波谱基线扩展，使扩展后的波谱范围等于整个频谱范围；通过设置波谱基线扩展值设置减小了基线影响；将扩展后的扩展波谱进行拟合，从而提高波谱拟合参数的准确性。波谱拟合参数的准确性。波谱拟合参数的准确性。

【技术实现步骤摘要】
磁共振波谱拟合方法、系统及终端


[0001]本专利技术涉及磁共振领域，特别是涉及一种磁共振波谱拟合方法、系统及终端。

技术介绍

[0002]磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)是目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。由于原子核在不同的化合物中所受到的磁屏蔽作用的程度不同，原子核将具有不同的共振频率，即所谓的化学位移，实际应用中用单位“百万分之”表示(parts per million,ppm)。由于氢质子(1H)的旋磁比最大(42.58MHz/T)，在人体中的自然丰度也最大，产生的MRS信号最强，因此临床应用最广泛。MRS的表现形式是将按时域分布的函数转变成按频域(化学位移)分布的谱线。
[0003]磁共振波谱拟合对于波谱的定量具有重要意义，可以去除波谱中的噪声，估计出代谢物的定量参数，从而得到代谢物的相对浓度或者绝对浓度。目前，波谱的拟合方法分为两大类，一类是在时域量化原始数据或者预处理数据，另一类是在频域量化处理后的傅里叶变换波谱信号。后期发展出的一种结合以上两种方法优点的时域频域拟合(TDFD fitting)，其利用时域模型来拟合频域波谱数据，此种方法既具有时域方法容易处理截断数据的优点，又具有频域方法进行频率选择拟合的简单性。
[0004]时域频域拟合方法首先建立时域拟合模型，常用的拟合模型有高斯线型、洛伦兹线型、佛可脱线型等。然后将时域拟合模型进行傅里叶变换，并在频域中利用有限范围的波谱数据与模型结果建立代价方程；接着通过非线性最小二乘方法求解代价方程，估计拟合参数；最后，将估计的拟合参数输入到时域拟合模型，傅里叶变换后得到整个波谱范围的拟合曲线。
[0005]TDFD fitting拟合方法中需要对有限的谱峰范围进行拟合，通常是在拟合模型中使用变化的采样间隔时间(dwelltime)来拟合不同感兴趣范围的谱峰。对于单峰拟合来说，为了对应有限的频率范围，需要人为增大采样间隔时间(dwelltime)，使相应的波谱谱宽变窄，使模型的频率范围对应有限的感兴趣波谱范围。通过实验仿真可以观察出，增大的dwelltime会使相应的基线抬高，采集点数相差的倍数，为对应基线幅值相差的倍数。参考数据的dwelltime1＝0.0005s，产生参考基线幅值；当dwelltime2＝0.0005*10s时,基线幅值与参考基线相差约等于10倍；当dwelltime2＝0.0005*20s时,基线幅值与参考基线相差约等于20倍；当dwelltime3＝0.0005*30s时,基线幅值与参考基线相差约等于30倍。
[0006]由于TDFD fitting拟合方法使用增大的采样间隔时间，减小的采样点数，导致模型基线抬高；同时对于小峰来说，有限范围较难选择，极易产生过拟合和谱线半高宽增大，导致参数估计不准确，所拟合的谱峰宽度和谱峰化学位移位置有偏差；所得到的拟合曲线和待拟合数据相比较，产生的系统误差较大。

技术实现思路

[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种磁共振波谱拟合方
法、系统及终端，用于解决以上现有技术问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种磁共振波谱拟合方法，所述方法包括：对采集的波谱数据进行傅里叶变换，并获得校正后的频率域波谱的实部数据；基于感兴趣谱峰的理论化学位移位置选择感兴趣波谱有限频率范围；基于所述感兴趣波谱有限频率范围，确定有限波谱相对于整个频谱的频率坐标索引数据；其中，所述频率坐标索引数据包括：有限波谱的左、右端点分别对应整个频谱的频率坐标索引；基于所述频率坐标索引数据，从所述实部数据中生成对应的有限波谱；基于设置的波谱基线扩展值以及所述频率坐标索引数据，根据采集的波谱数据所对应的频谱范围对所述有限波谱进行频率扩展，获得对应的扩展波谱；设置时域频域波谱拟合函数的与所述采集的波谱数据相对应的采样间隔时间以及采集点数；基于所述时域频域波谱拟合函数，根据所述扩展波谱进行参数拟合求解，得到拟合参数和拟合曲线。
[0009]于本专利技术的一实施例中，所述采样间隔时间基于采集的波谱数据的采集带宽计算获得；所述采集点数基于采集的波谱数据点数获得。
[0010]于本专利技术的一实施例中，所述基于感兴趣谱峰的理论化学位移位置选择感兴趣波谱有限频率范围包括：基于感兴趣谱峰的理论化学位移位置以及选择的频率范围选择左右对称的感兴趣波谱有限频率范围。
[0011]于本专利技术的一实施例中，将波谱基线扩展值设置为零值。
[0012]于本专利技术的一实施例中，所述基于设置的波谱基线扩展值以及所述频率坐标索引数据，根据采集的波谱数据所对应的频谱范围对所述有限波谱进行频率扩展，获得对应的扩展波谱包括：基于设置的波谱基线扩展值以及采集的波谱数据的频谱范围对所述有限波谱进行频率扩展，生成谱宽为整个频谱范围的横坐标值以及基线为所述波谱基线扩展值的初步扩展波谱；基于所述频率坐标索引数据，将有限范围波谱数据填充到所述初步扩展波谱对应范围，以获得对应的扩展波谱。
[0013]于本专利技术的一实施例中，所述对采集的波谱数据进行傅里叶变换，并获得校正后的频率域波谱的实部数据包括：对采集的波谱数据进行傅里叶变换，获得频率域波谱的初步实部数据；对所述频率域波谱的初步实部数据进行相位校正和化学位移校正，获得频率域波谱的实部数据。
[0014]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种磁共振波谱拟合系统，所述系统包括：傅里叶变换模块，用于对采集的波谱数据进行傅里叶变换，并获得校正后的频率域波谱的实部数据；有限频率范围选择模块，连接所述傅里叶变换模块，基于感兴趣谱峰的理论化学位移位置选择感兴趣波谱有限频率范围；频率索引确定模块，连接所述有限频率范围选择模块，用于基于所述感兴趣波谱有限频率范围，确定有限波谱相对于整个频谱的频率坐标索引数据；其中，所述频率坐标索引数据包括：有限波谱的左、右端点分别整个频谱对应的频率坐标索引；有限波谱生成模块，连接所述频率索引确定模块，用于基于所述频率坐标索引数据，从所述实部数据中生成对应的有限波谱；频率扩展模块，连接所述有限波谱生成模块，用于基于设置的波谱基线扩展值以及所述频率坐标索引数据，根据采集的波谱数据所对应的频谱范围对所述有限波谱进行频率扩展，获得对应的扩展波谱；函数设置模块，连接所述频率扩展模块，用于设置时域频域波谱拟合函数的与所述采集的波谱数据相对应的采样间隔时间以及采集点数；波谱拟合模块，连接所述函数设置模块，基于所述时域
频域波谱拟合函数，根据所述扩展波谱进行参数拟合求解，得到拟合参数和拟合曲线。
[0015]于本专利技术的一实施例中，所述采样间隔时间基于采集的波谱数据的采集带宽计算获得；所述采集点数基于采集的波谱数据点数获得。
[0016]于本专利技术的一实施例中，将波谱基线扩展值设置为零值。
[0017]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种磁共振波谱拟合终端，包括：一或多个存储器及一或多个处理器；所述一或多个存储器，用于存储计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁共振波谱拟合方法，其特征在于，所述方法包括：对采集的波谱数据进行傅里叶变换，并获得校正后的频率域波谱的实部数据；基于感兴趣谱峰的理论化学位移位置选择感兴趣波谱有限频率范围；基于所述感兴趣波谱有限频率范围，确定有限波谱相对于整个频谱的频率坐标索引数据；其中，所述频率坐标索引数据包括：有限频谱的左、右端点分别对应整个波谱的频率坐标索引；基于所述频率坐标索引数据，从所述实部数据中生成对应的有限波谱；基于设置的波谱基线扩展值以及所述频率坐标索引数据，根据采集的波谱数据所对应的频谱范围对所述有限波谱进行频率扩展，获得对应的扩展波谱；设置时域频域波谱拟合函数的与所述采集的波谱数据相对应的采样间隔时间以及采集点数；基于所述时域频域波谱拟合函数，根据所述扩展波谱进行参数拟合求解，得到拟合参数和拟合曲线。2.根据权利要求1中所述的磁共振波谱拟合方法，其特征在于，所述采样间隔时间基于采集的波谱数据的采集带宽计算获得；所述采集点数基于采集的波谱数据点数获得。3.根据权利要求1中所述的磁共振波谱拟合方法，其特征在于，所述基于感兴趣谱峰的理论化学位移位置选择感兴趣波谱有限频率范围包括：基于感兴趣谱峰的理论化学位移位置以及选择的频率范围选择左右对称的感兴趣波谱有限频率范围。4.根据权利要求1中所述的磁共振波谱拟合方法，其特征在于，将波谱基线扩展值设置为零值。5.根据权利要求1中所述的磁共振波谱拟合方法，其特征在于，所述基于设置的波谱基线扩展值以及所述频率坐标索引数据，根据采集的波谱数据所对应的频谱范围对所述有限波谱进行频率扩展，获得对应的扩展波谱包括：基于设置的波谱基线扩展值以及采集的波谱数据的频谱范围对所述有限波谱进行频率扩展，生成谱宽为整个频谱范围的横坐标值以及基线为所述波谱基线扩展值的初步扩展波谱；基于所述频率坐标索引数据，将有限范围波谱数据填充到所述初步扩展波谱对应范围，以获得对应的扩展波谱。6.根据权利要求1中所述的磁共振波谱拟合方法，其特征在于，所述对采集的波谱数据进行傅里叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一然，刘楠，徐恺频，褚琳琳，
申请(专利权)人：上海电气控股集团有限公司智惠医疗装备分公司，
类型：发明
国别省市：