[发明专利]一种提取磁共振波谱重叠弱信号的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种提取信号的方法及其装置，尤其是涉及一种提取磁共振波谱重叠弱信号的方法及其装置。 

背景技术

目前，质子磁共振波谱技术(1H-MRS)能够在体观察人体代谢产物，但由于目前临床中使用的磁共振扫描仪场强的限制，在实际临床核磁共振谱(MRS)中，常常会遇到重叠在高宽峰上的小峰，难以识别和提取。目前对于这类重叠小峰的处理思路主要有两种：一是开发相应的脉冲序列和发展相应的谱编辑技术，二是采用二维谱技术。开发相应的脉冲序列和谱编辑技术，只能针对特定的代谢物成份，不能一次性得到扫描部位的全部代谢物信息；而增加图谱维数，又会极大延长扫描时间，且分辨率低，也不一定能得到满意的结果。 

为了弥补现有的磁共振谱信号识别技术的不足，本发明提供一种新的数据后处理方法。目前临床普遍使用的是PRESS与STEAM序列，该序列的优点之一是保留了扫描部位的所有代谢物信息。通过本发明提供的处理方法，能够对PRESS或STEAM序列得到的代谢物信息进行逐一分析，尤其是那些被大信号掩盖的小信号成分，进行精确识别和含量的定量计算，从而实现在体、无创检测小信号代谢物含量的目的。 

近十几年来形成的小波理论，由于小波变换同时具有时域和频域上局部的特征及多分辨分析特征，所以特别适合信号处理中的应用。特别是Donoho阈值方法得到了广泛的应用。 

对于磁共振谱(MRS)上的重叠峰而言，根据Donoho提出的小波系数 的软硬阈值去噪的思想：在小波域中，大信号的小波系数要大于同尺度分解下的小信号的小波系数。因此可以设定一个阈值，高于该阈值的小波系数置零；低于该阈值的小波系数保留。最后将处理过的小波系数做小波逆变换，从而将大背景信号去除，达到分辨微弱小信号的目的。 

但是若直接借鉴Donoho传统阈值法，剔除大信号的小波系数得到被掩盖在大信号下的小信号，由于“一刀切”式阈值法会导致小波域的分布函数不连续，出现间断点，还原到频域中会产生严重的伪吉布斯现象(Pseudo-Gibbs)。伪吉布斯现象和信号不连续点的位置有关，确切地说，是和信号的特征(如不连续点)和小波基元素的特征之间的精确对准有关。在间断点附近产生无序的振荡波会与待分析的小信号交织在一起，影响判断。 

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种只需通过使用普通的临床脉冲序列PRESS或STEAM，就可以一次性分析出所有代谢物成份的信息，尤其是那些被大信号掩盖的小信号，可以对之进行准确提取与定量计算，且计算速度快的一种提取磁共振波谱重叠弱信号的方法及其装置。 

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 

一种提取磁共振波谱重叠弱信号的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤1，平移变换模块对由大小峰重叠而成的信号的频谱波形f(ω)进行j次循环平移，并对每次平移后的结果做离散二进制小波变换，得到j+1组变换后的小波系数结果后执行下一步骤； 

步骤2，阈值处理模块对步骤1中j+1组小波系数做小波系数的阈值处理，将低于阈值的小波系数置为0；保留高于阈值的小波系数； 

步骤3，重构模块对步骤2中的保留的小波系数进行重构：即对处理过后的小波系数进行小波逆变换，以实现对高宽峰的重构，重构后的高宽峰将不再包含叠加在其上的小峰； 

步骤4，逆平移模块对完成步骤3的所有小波逆变换分别进行逆循环平移后，对所有逆平移的结果进行平均求值，得到不含小峰成份的高宽峰频谱； 

步骤5，提取模块将步骤1中的重叠峰频谱去除步骤4中的高宽峰频谱，从而得到弱信号频谱成份。 

在上述的一种提取磁共振波谱重叠弱信号的方法，所述步骤1中，对重叠峰频谱进行循环平移的采用公式： 

(S_hx)_ω＝x_(ω+h)modN， 

其中，对于重叠峰频谱信号f(ω)(0≤ω≤N)，H_N＝{h：0≤h＜N}用S_h表示对该重叠峰频谱信号f(ω)进行h的单位平移，h是正整数。 

在上述的一种提取磁共振波谱重叠弱信号的方法，所述步骤1中，对重叠峰信号f(ω)进行离散小波变换采用公式：