论文题目: 活体磁共振波谱信号处理与分析方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物医学工程
作者: 曾卫明
导师: 罗立民
关键词: 活体磁共振波谱,信号处理与分析,乘幂法,主成分分析,参数校正,定量分析,总体最小二乘法,先验知识
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 针对活体磁共振波谱的重要价值不能在实际临床应用中充分发挥出来的现状，本论文开展了活体磁共振波谱信号处理与分析方法研究的工作，旨在现有方法的基础上，研究和提出一些更加有效的方法，为较好地发挥活体磁共振波谱潜在的临床应用价值创造必要的条件。 本文共分六章，第一章是论文的绪论。在该部分中，我们对本课题研究的背景和意义，课题研究国内外发展的现状以及对我们所做的主要研究工作等都作了简要的阐述。论文的第六章是全文的总结和展望部分，该部分在全面总结本文研究工作的同时，也展望了我们需要进一步研究的工作。剩下的四章则是本论文研究的主要内容。在这四章中，我们分别对波谱的原理和应用、波谱信号非感兴趣成分的抑制、波谱参数的校正处理以及波谱信号参数的估计等几个重要方面都着重进行了必要的论述，即 第二章对磁共振波谱的原理和应用作了全面的阐述，明确了活体磁共振波谱信号复杂的现状以及开展该项研究的重要现实意义。 第三章主要对波谱非感兴趣成分的抑制作了较深入的研究。在噪声抑制部分分别提出了一种自适应的小波降噪滤波方法和一种结合剪枝、数据累加平均以及小波分析的综合降噪方法；在质子谱水成分的抑制部分，我们在分析相关方法的基础上，提出了一种基于快速乘幂法的质子谱抑水方法，实现了质子谱水成分的有效抑制。 第四章则对波谱参数校正展开了深入研究，分别提出了一种新的基于最小信息熵的相位自动校正方法以及基于复数主成分分析的频率和衰减系数的偏移校正方法。实验证明，这些方法都具有较好的性能。第五章对本文最为关键的参数估计部分展开了研究，在分析比较几种经典方法的基础上，提出了两种各有针对性的参数估计方法。即针对波谱分析中，感兴趣成分往往只是整个波谱中一部分的特点，提出了一种基于总体最小二乘法和前后向自适应滤波相结合的频率选择参数估计方法；然后又针对波谱中重叠峰比较严重，采用常规方法几乎无能为力定量分析的情况，提出了一种基于先验知识的隔点抽样技术来较好地实现波谱重叠峰的参数估计。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文工作
1.4 本文内容组织
第二章 活体磁共振波谱基本原理与应用
2.1 波谱信号产生的基本原理
2.1.1 原子核的自旋与磁矩
2.1.2 核磁矩在外磁场中的能量与拉莫尔进动
2.1.3 核磁共振现象
2.1.4 化学位移及其表示法
2.1.5 耦合作用
2.2 波谱获取技术
2.2.1 序列选择
2.2.2 定位技术
2.2.3 水信号的抑制技术
2.3 波谱信号的描述
2.3.1 数学描述
2.3.2 特征描述
2.4 波谱的应用研究
2.4.1 ~1H MRS
2.4.2 ~(31)P MRS
2.5 小结
第三章 非感兴趣成分的抑制处理
3.1 活体磁共振波谱降噪处理
3.1.1 常见的方法以及存在的问题
3.1.2 小波分析方法
3.1.3 活体磁共振波谱降噪的综合方法
3.2 质子谱的抑水处理
3.2.1 基于最大特征值的奇异值分解抑水处理
3.2.2 基于频率选择的奇异值分解抑水处理
3.2.3 基于HLR的抑水处理
3.2.4 基于快速乘幂法的抑水处理
3.2.5 方法实验
3.3 小结
第四章 波谱参数的偏移校正
4.1 相位校正
4.1.1 基于最小信息熵的相位自动校正方法
4.1.2 改进的基于最小信息熵的相位自动校正方法
4.1.3 方法实验
4.2 基于复数主成分分析方法的参数校正
4.2.1 衰减系数的校正
4.2.2 频率和衰减系数的校正
4.3 小结
第五章 活体磁共振波谱的参数估计
5.1 经典的参数估计方法
5.1.1 LP方法
5.1.2 HSVD方法
5.1.3 HTLS方法
5.1.4 MP方法
5.1.5 实验结果与分析
5.2 基于TLS和前后向APES的频率选择参数估计方法
5.2.1 引言
5.2.2 非线性参数的估计
5.2.3 线性参数的估计
5.2.4 实验结果与分析
5.3 基于先验知识和隔点抽样的参数估计方法
5.3.1 引言
5.3.2 HTLSPK方法
5.3.3 HTLSDPK方法
5.3.4 定性分析
5.3.5 实验结果与分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
发布时间: 2007-06-11
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