局部化一維磁共振空間頻率波譜學(xué)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種評估在樣本內(nèi)的空間頻率分布的方法，該方法包括：使所述樣本經(jīng)歷磁共振激勵，當(dāng)所述樣本經(jīng)歷磁場梯度時從所述樣本接收回聲信號，對回聲信號應(yīng)用可逆線性變換，識別在所述變換回聲信號內(nèi)的感興趣的區(qū)域，并且導(dǎo)出對應(yīng)的窗口函數(shù)，對所述回聲信號應(yīng)用窗口函數(shù)(在信號或變換域)以移除來自所述感興趣的區(qū)域外的樣本的區(qū)域的回聲信號，以及分析被開窗的回聲信號中的一維空間頻率內(nèi)容，從而在不用創(chuàng)建圖像的情況下得到在所述的樣本內(nèi)的所述感興趣的區(qū)域內(nèi)的一維空間頻率分布。
【專利說明】局部化一維磁共振空間頻率波譜學(xué)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年12月6日提交的美國臨時專利申請N0.61/567，511的權(quán)益。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及以磁共振為特征的細(xì)密結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域以及涉及用于處理磁共振信號的方法。

【背景技術(shù)】
[0004]美國專利N0.7，932，720描述了用于太細(xì)密而無法由傳統(tǒng)磁共振成像解決的生物肌理的測量，提供了這些肌理的特征空間波長的量化測量。在其最簡單的形式中，該方法由沿著位于將被分析的生物組織內(nèi)的選擇性激勵的內(nèi)體積的軸獲取細(xì)密采樣的空間編碼的磁共振回聲構(gòu)成。信號分析得到在沿著所選擇的組織體積的空間編碼軸的各種子區(qū)域中的肌理波長的頻譜。
[0005]濾波技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中被用來通過在選擇性激勵的內(nèi)體積內(nèi)開窗(windowing)以選擇性分析子區(qū)域(感興趣的區(qū)域)，但是由于該方法涉及采用信號的幅度(magnitude)來根據(jù)位置產(chǎn)生信號強(qiáng)度因而是非線性的。該現(xiàn)有技術(shù)方法(美國專利N0.7，932，720)描述了一種方法，其中該方法的基本步驟如下:
[0006]1、使樣本經(jīng)歷磁場；
[0007]2、使樣本經(jīng)歷磁共振激勵；
[0008]3、當(dāng)樣本經(jīng)歷磁場梯度時接收來自樣本的回聲信號；
[0009]4、對回聲進(jìn)行傅里葉變換并且采用幅度以將其轉(zhuǎn)換為相對于位置的信號強(qiáng)度，
[0010]5、通過將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)與開窗函數(shù)相乘來選擇感興趣的區(qū)域；
[0011]6、再次傅里葉變換，轉(zhuǎn)換回至回聲域；
[0012]7、將結(jié)果作為得到的派生頻譜的幅度來顯示，將其處理為頻率內(nèi)容(frequencycontent)的測量。
[0013]雖然專利N0.7，932，720中的方法提供了對潛在結(jié)構(gòu)的了解，尤其用于生物樣本，但由于非線性而被限制，并且受限于非線性幅度函數(shù)和兩個傅里葉變換的使用。
[0014]其它基于磁共振的用于分析細(xì)密肌理的現(xiàn)有方法與專利N0.7，932，720的類似之處在于:由于使用幅度來生成相對于位置的信號強(qiáng)度，它們都是非線性的。他們與專利N0.7，932，720的不同之處在于:他們基于磁共振圖像數(shù)據(jù)的分析而不是一維信號強(qiáng)度。通常這些方法使用的步驟如下:
[0015]1、接收回聲的多重性(作為2D或3D磁共振獲取序列的結(jié)果)，
[0016]2、傅里葉變換并且采用回聲的幅度以將其轉(zhuǎn)換至相對于位置的信號強(qiáng)度(即，創(chuàng)建圖像或圖像集合)，
[0017]3、通過將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)與開窗函數(shù)(windowing funct1n)相乘來選擇感興趣的區(qū)域(其中形狀和寬度被仔細(xì)地選擇以最優(yōu)化信號提取而不引入截斷偽影，以及最小化頻譜分辨率的降低)，
[0018]4、再次使用傅里葉或其它變換來轉(zhuǎn)換回至作為頻率內(nèi)容的測量的回聲域。
[0019]5、將結(jié)果作為得到的派生頻譜的幅度來顯示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是用于選擇性激勵內(nèi)體積并加以沿著r的一維空間編碼的磁共振技術(shù)的示例。選擇性激勵的內(nèi)體積的子區(qū)域由ROI (感興趣的區(qū)域)指示；
[0021]圖2示出了美國專利N0.7，932，720中描述的根據(jù)識別的感興趣的區(qū)域(ROI)生成窗口函數(shù)的方法；
[0022]圖3示出了使用兩次傅里葉變換和復(fù)數(shù)乘法來將信號局部化至感興趣的區(qū)域的線性方法；
[0023]圖4示出了利用濾波回聲信號的卷積來將信號局部化至感興趣的區(qū)域的線性方法。

【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明基于的事實為:來自一維頻率編碼激勵的磁共振回聲信號通常是結(jié)構(gòu)的一維傅里葉變換。此外結(jié)構(gòu)的一維傅里葉變換是包含在結(jié)構(gòu)中的空間頻率和相位的分布(頻譜)。
[0025]本發(fā)明的方法的初始步驟與專利N0.7，932，720的類似，即:
[0026]1、使樣本經(jīng)歷磁場；
[0027]2、使樣本經(jīng)歷磁共振激勵；
[0028]3、當(dāng)樣本經(jīng)歷磁場梯度時接收來自樣本的回聲信號；
[0029]然而，雖然本發(fā)明類似于在專利N0.7，932，720中描述的現(xiàn)有技術(shù)，然而關(guān)鍵并顯著的不同之處在于:本發(fā)明的方法僅使用線性信號處理來生成來自結(jié)構(gòu)的樣本的空間頻率頻譜。采用復(fù)數(shù)信號的幅度是丟失信息并引入偽影的非線性運(yùn)算。為了避免這些影響，本發(fā)明利用信號處理步驟的線性集合，該線性集合提供包括能夠容易地計算噪聲統(tǒng)計的能力以及進(jìn)一步優(yōu)化信噪比的機(jī)會的顯著優(yōu)勢。線性信號處理方法是對于現(xiàn)有技術(shù)的改善體現(xiàn)在多個理由，包括:
[0030]保留根據(jù)信噪比促進(jìn)隨后的量化分析的回聲信號的噪聲分量的高斯分布，以及提供用于量化統(tǒng)計置信測量的基準(zhǔn)。
[0031]線性保留了潛在信號的復(fù)數(shù)結(jié)構(gòu)，尤其在位置被編碼的相位空間中。相比之下，非線性過程，尤其是幅度運(yùn)算丟棄了有用的相位信息。
[0032]非線性分析會將原始數(shù)據(jù)集中不存在的偽影引入到產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集中。相比之下，線性方法不會如此。
[0033]通過線性轉(zhuǎn)換的使用，數(shù)據(jù)集可以被映射至可以促進(jìn)進(jìn)一步分析和特征識別的所謂的變換域。接下來這些可以為如何從原始回聲最佳地提取感興趣的信號提供方向。
[0034]通常，作為MR獲取的部分被接收的噪聲可以被良好地建模為復(fù)值加性高斯白噪聲。
[0035]作為MR獲取過程的部分，來自MR的K個樣本的回聲e[k] (k = 1，2，...K_1，K)被頻繁地建模為:
[0036]e [k] =s [k] +n [k]
[0037]其中s[k]代表信號的第k個樣本值，并且n[k]代表作為MR獲取過程的部分被接收的噪聲的第k個樣本值。信號和噪聲樣本值二者均是復(fù)值。復(fù)值特性可以被更明確地表示為:
[0038]er[k]+jei[k] = (sr [k]+J^si [k]) + (nr [k]+加[k])。
[0039]其中下腳標(biāo)“r”表示“實數(shù)”部分，下腳標(biāo)“ i ”表示虛數(shù)部分，而“ j ”是虛數(shù)只。
[0040]由于具有獨(dú)立、相等分布并且有零均值的高斯分布，噪聲樣本被良好地建模。更具體地，噪聲項的所謂的概率密度函數(shù)可以被表達(dá)為:

【權(quán)利要求】
1.一種用于評估在結(jié)構(gòu)的樣本內(nèi)的空間頻率分布的方法，該方法包括: a)使所述樣本經(jīng)歷磁場； b)使所述樣本經(jīng)歷磁共振激勵； c)當(dāng)所述樣本經(jīng)歷磁場梯度時從所述樣本接收回聲信號； d)使用可逆線性變換將所述回聲信號映射至對應(yīng)的變換域； e)識別在所述變換域內(nèi)的感興趣的區(qū)域，并且導(dǎo)出對應(yīng)的開窗函數(shù)； f)對所述回聲信號應(yīng)用線性開窗函數(shù)以移除來自所述感興趣的區(qū)域外的樣本的區(qū)域的回聲信號； g)分析在f)中獲得的被開窗的回聲信號中的一維空間頻率內(nèi)容，從而在不用創(chuàng)建圖像的情況下得到在所述結(jié)構(gòu)的樣本內(nèi)的所述感興趣的區(qū)域內(nèi)的一維空間頻率分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中應(yīng)用所述線性開窗函數(shù)包括: a)對所述回聲信號進(jìn)行變換； b)將所計算的窗口函數(shù)復(fù)數(shù)相乘所述回聲信號； c)對b)的結(jié)果進(jìn)行逆變換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述變換和所述逆變換是傅里葉變換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述變換和所述逆變換是小波變換。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述變換和所述逆變換是z變換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中應(yīng)用所述線性開窗函數(shù)包括: a)對所計算的窗口函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換； b)進(jìn)行所述回聲信號與所變換的窗口函數(shù)的復(fù)數(shù)卷積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述樣本經(jīng)歷第一磁共振激勵和第二磁共振激勵以選擇性激勵內(nèi)體積。
【文檔編號】G01R33/54GK104185796SQ201280069143
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月6日
【發(fā)明者】D·R·蔡斯, T·W·詹姆斯, L·W·法爾 申請人:精銳醫(yī)藥有限公司