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1、临床磁共振波谱数据处理方法及原理国外医学临床放射学分册ForeignMedicalSciencesClinicalRadiologicalFascicle2007Sep;30(5):343～347放射技术学临床磁共振波谱数据处理方法及原理广东省人民医院放射科(510080)刘再毅综述梁长虹孙j曹光审校摘要临床磁共振波谱(MRS)技术可以无创性地测量在体及离体组织中的代谢产物组成,浓度水平及能量状态,从而反映机体的病理生理变化.正确的评估来源于准确的结果,而影响MRS结果的因素繁多,其中正确的数据处理是关键步
2、骤之一.就MRS数据处理的各种方法及其原理进行综述.关键词核磁共振;波谱分析;数据处理近年来,磁共振波谱(magneticresonancespec—troscopy,MRS)技术在医学领域得到了迅猛的发展.在临床研究和诊断中,MRS可以无创地进行在体(invivo)和离体(invitro)生物医学研究,进行定性或者定量评估组织内的代谢物构成及浓度水平,其测定结果可以反映被研究对象的生化,生理改变.不过,影响MRS结果准确性的因素却非常复杂,可以归结在两个方面:一是MRS数据的采集;二是MRS采集数据的处理
3、.准确的空间定位技术,即准确采集感兴趣容积volumeofinterest,VOI)内的信号,而不被VOI以外体素的信号污染,是MRS成功的关键.目前有许多研究着重于这一问题的优化.临床上目前常用的MRS采集技术有以下几种:深部分辨表面线圈波谱技术(depth—resolvedsurfacecoilspectroscopy,DRESS)[13,激励回波探测法(stimulatedechoacquisitionmodespectroscopy,STEAM)_2],点分辨波谱法(point—resolvedsp
4、ectroscopy,PRESS)[3],活体影像选择波谱分析法(imageselectedinvivospectroscopy,ISIS)[,化学位移成像定位方法(chemicalshiftimaging,CSI)[53等.在前面几种基本技术的基础上,衍生了许多新的数据采集序列,进一步提高了MRS空间定位的准确性.随着技术的发展,各MRS设备供应商研发并提供了更为简单,准确的MRS数据采集技术,使得MRS数据采集更加简易,自动化,可重复性也更高.因此研究的重点更多的在第2个方面,即MRS数据的处理.一,M
5、RS数据处理的必要性由于机体生化系统内在的复杂性,使得MRS数据分析更为复杂.VOI内代谢物的组织浓度水平,质子间的相互作用(如J一偶联),代谢产物的弛豫时间(T,T2),静磁场的不均匀性,磁场切换产生的涡流,水峰抑制不彻底,取样时间提前等都可以影响到自由感应衰减(freeinductiondecay,FID)及其经过不连续傅里叶转换(discreteFouriertransform,DFT)的频率域(frequencydomain)谱线的线性形态,可以导致谱线的基线扭曲,呈锯齿状或者波浪状.VOI内存在大
6、分子物质,或者有些较短T2代谢物,或者代谢产物之间的化学位移差距较小,往往可以导致波峰的重叠,线宽增宽,分辨率较低
7、6.7].由于以上诸多原因可以掩盖或者扭曲感兴趣波峰,从而影响到感兴趣代谢物正确的定量或者定性.因此,发展和应用MRS数据处理技术,消除无关信号的干扰,提高感兴趣波谱的信噪比(signaltonoiseratio,SNR)和分辨率,是对特定疾病及特定组织的MRS数据准确分析的关键步骤.目前的MRS研究均利用了不同的MRS数据处理技术["].二,MRS数据处理概述MRS是在时间域(time—do
8、main)作试验,其信号是时间的函数,但时间域谱线不能直观反映VOI的MRS信息,因此在科研或者临床中常常是分析频率域的波谱.在频率域,其信号为频率的函数.时间域函数通过DFT可以转换为频率域函数,而频率域函数经过逆傅里叶变换(IFT)可以转换成时间域函数.因此数据处理可以在两个域分别进行.其基本原理是利用数学知识,使用某些与FID或者频率域谱线*GEHeahhcare(China)广东省自然科学基金资助项目(编号:5001199)广东省科技计划资助项目(编号:2005B10401040)广东省医学科学技术
9、研究基金资助项目(编号:A2005018)343国外医学临床放射学分册ForeignMedicalSciencesClinicalRadiologicalFascicle2007Sep;30(5)相似的函数处理数据.在数据处理中,可以利用某些函数或者函数组合模型对信号进行调制,拟和,使处理后的信号可以更为准确地反映代谢物的组织内的状况_8.其中,在函数拟和时,利用一些波谱成分的自身特征(可以是在体MRS试验,也可
