磁共振波谱微弱信号的自动检测和量化算法研究-生物医学工程专业论文.docx

上海交通大学 上海交通大学 学位论文原创性声明 上海交通大学 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: ?-阶 日期: ìOllp 年 f 月 rb 日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 必威体育官网网址口，在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址团 。 (请在以上方框内打 u .J ) 学位论文作者签名 :在各阶 l 签名 ， 1; 日期: tCl ψ 年 l 月 Ib 日 日期:1.01ψ 年 1 月 b 日 上 上海交通大学 学位论文原创性声明 上 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 必威体育官网网址□，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不必威体育官网网址□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 磁共振波谱微弱信号的自动检测和量化算法研究 摘 要 基于磁共振波谱（MRS）这种无创地检测活体组织特定化学特性 的影像信息学方法，本文研究和设计了一套针对微弱谱峰信号的自动 检测的量化算法，实现了对低信噪比信号的量化估计，为其临床应用 提供了可能。 本课题研究的算法包涵了信号预处理和量化估计，前者内容包括 水信号的抑制、降噪和基线校正，后者主要运用 ER 滤波（ER-filter） 和基于 Hankel 矩阵的奇异值分解法（HSVD）相结合的时频结合方法。 在量化估计部分，针对洛仑兹模型中代表信号成分个数的模型阶数 K 的选取这一关键问题做了不同方法的研究测试，并通过全仿真测试实 验和在真实人脑 MRS 数据加入测试信号的半仿真测试实验对算法的 性能进行测试。在保证算法误码率在 5%以下的前提下，我们通过检出 率和相对均方误差（RRMSE）来衡量算法的检测和估计性能，并给出 了算法适合临床应用的信噪比（SNR）要求。 在模型阶数 K 的选取上，我们首先比较了高斯曲线拟合法、峰度 分析法和固定值法的性能差别，结果显示高斯拟合法在检出率和 RRMSE 上都有优势。在此基础上，我们进一步研究了基于归一化拟合 质量数 Qfit 和最小信息长度 MDL 的估计方法，并提出一种有条件的最 小信息长度方法 MDLcon，其估计性能较好，且检出率最高。考虑临 床应用的误差上限条件， MDLcon 与高斯拟合法相比，其准确性较高， 尤其是针对低衰减系数的信号的量化估计有较大的优势，检出率略低 于高斯拟合。 最后，本文对后期的工作进行了展望，希望本研究能为临床 MRS 微弱谱峰检测应用提供更加准确和直观的波谱信息，并提高算法的实 I 用性和用户友好性，以实现其临床应用目标。 关键词：磁共振波谱；低信噪比；预处理；量化估计；模型阶数的选 取 II Study of Automatic Detection and Quantification Algorithms for Weak Signals in Magnetic Resonance Spectroscopy ABSTRACT Based on magnetic resonance spectroscopy (MRS) which is a non-invasive imaging informatics metholo