CN107389720B - 磁共振波谱交互方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁共振波谱交互方法及系统，所述方法系统：一种计算机可读的存储媒介，被配置为存储可执行模块，包括：编辑模块，被配置为基于用户输入选择两个或多个代谢物以及一个或多个运算符生成一个复合物；计算模块，被配置为计算所述复合物的浓度；以及显示模块，被配置为向用户显示所述复合物的浓度计算结果；以及一个处理器，所述处理器能够执行所述计算机可读的存储媒介存储的可执行模块。本发明提供的磁共振波谱分析方法及系统交互友好、流程清晰、可预览已编辑复合物，且可对复合物进行灵活编辑以满足用户诊断需求。

Description

磁共振波谱交互方法及系统

【技术领域】

本申请涉及一种磁共振波谱处理的方法及系统，特别地，涉及一种磁共振 波谱交互方法及系统。

【背景技术】

磁共振波谱分析(Magnetic Resonance Spectroscopy，简称为MRS)是利 用磁共振现象和化学位移效应进行特定原子核以及化合物定量分析的一种方 法。作为近年来发展起来的一种非侵入性测定化合物代谢的技术，磁共振波谱 法通过测定某种化合物或复合物的浓度来检测某种组织的异常。

在目前的波谱分析的处理方式中，计算复合物的交互方式具有界面不够友 好，用户操作受限，对复合物的编辑不灵活等缺点，影响用户的诊断体验，降 低用户的诊断效率。基于此，设计一种交互友好、流程清晰、可预览已编辑复 合物，且可对复合物进行灵活编辑以满足用户诊断需求的交互方法和系统是有 必要的。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种磁共振波谱交互方法及系统，用以 提供一种交互友好，灵活编辑且满足用户诊断需求。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：

一种磁共振波谱分析系统，包含：

一种计算机可读的存储媒介，被配置为存储可执行模块，包括：

编辑模块，被配置为基于用户输入选择两个或多个代谢物以及一个或多个 运算符生成一个复合物；

计算模块，被配置为计算所述复合物的浓度；以及

显示模块，被配置为向用户显示所述复合物的浓度计算结果；以及

一个处理器，所述处理器能够执行所述计算机可读的存储媒介存储的可执 行模块。

进一步的，其中所述编辑模块包含代谢物列表单元，所述代谢物列表单元 被配置为提供多个可选代谢物。

进一步的，其中所述编辑模块进一步包含运算符单元，所述运算符单元被 配置为提供多个可选运算符。

进一步的，其中所述编辑模块进一步包含预览单元，所述预览单元被配置 为显示所述一个或多个化合物以及所述一个或多个运算符。

进一步的，其中所述显示模块被配置为显示所述复合物的浓度在检测对象 体内的空间分布。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种磁共振波谱分析方法，包含以下 步骤：

基于用户输入选择两个或多个代谢物以及一个或多个运算符生成一个复合 物；

计算所述复合物的浓度；以及

显示所述复合物的浓度计算结果。

进一步的，包括显示所述两个或多个代谢物以及所述一个或多个运算符。

进一步的，其中计算所述复合物的浓度进一步包括依据逆波兰式算法解析 所述复合物获得所述两个或多个代谢物以及所述一个或多个运算符，并依据所 述两个或多个代谢物的单一浓度以及所述一个或多个运算符计算所述复合物 的浓度。

进一步的，其中显示所述复合物的浓度计算结果进一步包括显示所述复合 物的浓度在检测对象体内的空间分布。

进一步的，所述用户输入包括一幅或者多幅核磁共振解剖图像。。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过对化合物浓度的自定 义编辑，使用户不再受限于运算符和参与计算的化合物的个数从而极大地提高 了编辑的灵活性。编辑模块中的预览模块具有实时预览已编辑化合物或复合物 的功能，用户可以实时看到当前的编辑结果，依据预览模块用户可使用运算符 模块来对当前编辑结果进行灵活操作。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是根据本申请的一些实施例所示的一个磁共振波谱处理系统的示 意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的化合物编辑交互系统的一种计 算机设备的架构图；

图3是波谱信号采集设备采集到的时域波谱信号的示例图；

图4是经过傅里叶变换处理后的频域波谱信号的示例图；

图5是根据本申请的一些实施例所示的向用户展示一个所生成复合物 浓度的流程图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的对可编辑复合物进行磁共振波 谱分析与交互的方法的流程图；

图7是根据本申请的一些实施例所示的一种示例复合物按照流程图6 得到的复合物浓度的空间分布图像。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进 行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而 非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形 式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其 他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联 关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A， 同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表 示前后关联对象是一种“或”的关系。

虽然本申请对根据本申请的实施例的系统中的某些模块做出了各种引用， 然而，任何数量的不同模块可以被使用并运行在客户端和/或服务器上。所述 模块仅是说明性的，并且所述系统和方法的不同方面可以使用不同模块。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。 应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按 照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或 从这些过程移除某一步或数步操作。

“扫描区域”代表了进行扫描的实际区域。在一些实施例中，可以对检测 对象的感兴趣区域进行扫描。所述感兴趣区域可以是检测对象的整体或其中的 一部分，例如，头部、胸部、腹部、心脏、肝脏、上肢、下肢、脊椎、骨骼、 血管、病变部位、肿瘤部位等，或者上述部位的任意组合。在一些实施例中， 可以对感兴趣区域的选定层面采集多个时间点的扫描图像。

“元素”代表了图像矩阵中的最小的成分，“体素”代表了实际区域中最小 的成分。除非上下文明确提示例外情形，在本申请中图像矩阵中的“元素”和 与图像矩阵相对应的实际区域中的“体素”可以表示相同的意思并可以进行替 换。

在一些实施例中，本申请一方面涉及一种磁共振波谱分析与交换系统。该 磁共振分析与交换系统可以包括编辑模块、计算模块和显示模块。本申请另一 方面涉及一种可以显示被编辑复合物的浓度分布或者浓度分布的变化的方法。 本申请所述的磁共振波谱交互方法包括基于用户输入对需要编辑生成的复合 物进行浓度计算和可视化展示。

本申请的实施例可以应用于不同的图像处理系统。不同的图像处理系统可 以包括磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)系统、核磁共振- 正电子发射计算机断层显像混合系统(MR-PET系统)等。

根据本申请的一些实施例，图1A所示的是一个磁共振波谱处理系统的示意 图。磁共振波谱分析(Magnetic Resonance Spectroscopy，简称为MRS)作 为一种能无创伤地探测活体组织化学特性的方法，可以用于研究人体细胞代谢 的病理及生理改变。在许多疾病中，代谢改变先于病理形态改变，而MRS对这 种代谢改变的潜在敏感性很高，故能提供信息以早期检测病变。磁共振波谱处 理系统100可以包括一个或多个波谱信号采集设备110、一个或多个网络120、 一个或多个化合物编辑交互系统130、一个或多个数据库140。

波谱信号采集设备110可以对检测对象进行扫描，得到扫描数据，所述扫 描数据可以通过网络120发送到化合物编辑交互系统130进行进一步处理，也 可以通过网络120直接存储到数据库140。在一些实施例中，波谱信号采集设 备110可以与化合物编辑交互系统130直接连接。所述扫描数据可以直接发送 至化合物编辑交互系统130。所述检测对象可以包括人体、动物等。波谱信号 采集设备110可以包括但不限于磁共振成像(MagneticResonance Imaging， MRI)设备或核磁共振-正电子发射计算机断层显像混合系统(MR-PET系统) 等。

化合物编辑交互系统130可以对输入的数据(例如，波谱信号采集设备110 得到的和/或数据库140中存储的波谱信号、代谢物浓度数据、用户所选择的 运算符等)进行处理、分析以生成处理结果。例如，化合物编辑交互系统130 可以根据所选择的多个代谢物生成复合物。又例如，化合物编辑交互系统130 可以对得到的复合物浓度数据进行可视化处理，生成复合物浓度的空间分布图。 所述扫描图像可以是二维图像，也可以是三维图像。化合物编辑交互系统130 可以包括处理器和输入/输出装置(图中未画出)。在一些实施例中，所述处理 器可以是一个服务器，也可以是一个服务器群组。一个服务器群组可以是集中 式的，例如数据中心。一个服务器群组也可以是分布式的，例如一个分布式系 统。所述处理器可以是云服务器、文件服务器、数据库服务器、File Transfer Protocol(FTP)服务器、应用程序服务器、代理服务器、邮件服务器等中的 一种或几种的组合。所述处理器可以是本地的，也可以是远程的。本地处理器 可以包括集成在化合物编辑交互系统130中的处理器。远程处理器可以包括通 过网络(例如，网络120)与化合物编辑交互系统130连接的处理器。在一些 实施例中，所述处理器可以访问数据库140中存储的信息(例如，存储在数据 库140中的医学图像)、波谱信号采集设备110中的信息(例如，波谱信号采 集设备110拍摄的医学图像)。在一些实施例中，所述输入/输出装置可以向所 述处理器输入数据，也可以接收所述处理器输出的数据，并将输出的数据以数 字、字符、图像、录像，动画，声音等形式表示出来。在一些实施例中，所述 输入/输出装置可以包括但不限于输入装置、输出装置等中的一种或几种的组 合。所述输入装置可以包括但不限于字符输入装置(例如，键盘)、光学阅读装置(例如，光学标记阅读机、光学字符阅读机)、图形输入装置(例如，鼠 标器、操作杆、光笔)、图像输入装置(例如，摄像机、扫描仪、传真机)、模 拟输入装置(例如，语言模数转换识别系统)等中的一种或几种的组合。所述 输出装置可以包括但不限于显示装置、打印装置、绘图仪、影像输出装置、语 音输出装置、磁记录装置等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，化合物 编辑交互系统130可以进一步包括存储装置(图中未画出)。所述存储装置可以存储各种信息，例如，程序和数据等。在一些实施例中，化合物编辑交互系 统130产生的数据和/或处理结果(例如，解剖图像、频域波谱信号、浓度空 间分布图像等)可以存储在数据库140和/或化合物编辑交互系统130的存储 装置中，也可以通过输入/输出装置输出。

数据库140可以泛指具有存储功能的设备。数据库140可以存储从波谱信 号采集设备110收集的扫描数据和化合物编辑交互系统130工作中产生的各种 数据。数据库140可以是本地的，也可以是远程的。本地数据库可以包括集成 在数据库140中的具有存储功能的设备。远程数据库可以包括通过网络(例如， 网络120)与数据库140连接的具有存储功能的设备。数据库140可以包括但 不限于层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库等其中的一种或几种的组 合。数据库140可以将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的存储设备 加以存储。数据库140可以用来存放各种信息，例如程序和数据等。数据库 140可以是利用电能方式存储信息的设备，例如各种存储器、随机存取存储器 (Random AccessMemory(RAM))、只读存储器(Read Only Memory(ROM)) 等。其中随机存储器包括但不限于十进计数管、选数管、延迟线存储器、威廉 姆斯管、动态随机存储器(DRAM)、静态随机存储器(SRAM)、晶闸管随机存储 器(T-RAM)、零电容随机存储器(Z-RAM)等中的一种或几种的组合。只读存 储器包括但不限于磁泡存储器、磁钮线存储器、薄膜存储器、磁镀线存储器、 磁芯内存、磁鼓存储器、光盘驱动器、硬盘、磁带、早期非易失存储器(NVRAM)、 相变化内存、磁阻式随机存储式内存、铁电随机存储内存、非易失SRAM、闪 存、电子抹除式可复写只读存储器、可擦除可编程只读存储器、可编程只读存 储器、屏蔽式堆读内存、浮动连接门随机存取存储器、纳米随机存储器、赛道 内存、可变电阻式内存、可编程金属化单元等中的一种或几种的组合。数据库 140可以是利用磁能方式存储信息的设备，例如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储 器、磁泡存储器、U盘、闪存等。数据库140可以是利用光学方式存储信息的 设备，例如CD或DVD等。数据库140可以是利用磁光方式存储信息的设备， 例如磁光盘等。数据库140的存取方式可以是随机存储、串行访问存储、只读 存储等中的一种或几种的组合。数据库140可以是非永久记忆存储器，也可以 是永久记忆存储器。以上提及的存储设备只是列举了一些例子，在磁共振波谱 分析100中可以使用的数据库并不局限于此。

网络120可以是单一网络，也可以是多种网络的组合。网络120可以包括 但不限于局域网、广域网、公用网络、专用网络、无线局域网、虚拟网络、都 市城域网、公用开关电话网络等中的一种或几种的组合。网络120可以包括多 种网络接入点，如有线或无线接入点、基站或网络交换点，通过以上接入点使 数据源连接网络120并通过网络发送信息。

需要注意的是，以上对于磁共振波谱分析的描述，仅为示例，并不能把本 申请限制在所举实施例范围之内。可以理解的是，对于本领域的技术人员来说， 在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任 意组合，或者构成子系统与其他模块连接，对实施上述方法和系统的应用领域 形式和细节上的各种修正和改变。例如，在一些实施例中，数据库140可以是 具有数据存储功能的云计算平台，包括但不限于公用云、私有云、社区云和混 合云等。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。

根据本申请的一些实施例，图1B是化合物编辑交互系统130的一种计算机 设备的架构图。所述计算机可以是一个通用目的的计算机，或是一个有特定目 的的计算机。化合物编辑交互系统130能够被所述计算机设备架构通过其硬件 设备、软件程序、固件以及它们的组合所实现。为了示例方便，图1B中只绘 制了一台计算机设备的架构，但是化合物编辑交互系统110的相关计算机功能 可以由多个计算机设备分布式实施。

所述计算机设备架构可以包括通信端口230，与之相连的可以是实现数据 通信的网络(例如，图1A中网络120)。所述计算机设备架构还可以包括一个 中央处理系统(CPU)单元240用于执行程序指令，由一个或多个处理器组成。 所述计算机设备架构包括一个内部通信总线270，不同形式的程序储存单元以 及数据储存单元，例如硬盘210，只读存储器(ROM)250，随机存取存储器(RAM) 260，能够被配置为存储所述计算机设备架构处理和/或通信使用的各种数据文 件，以及CPU单元240所执行的可能的程序指令。所述计算机设备架构还可以 包括一个输入/输出组件220，支持所述计算机设备架构与外部(例如，用户) 之间的数据和/或信息交互。所述计算机设备架构也可以通过通信网络接受程 序及数据。

磁共振波谱分析可以提供组织的代谢信息。这里所说的组织可以是人或者 动物的器官，体液，神经，细胞，或者类似结构，或者以上所举诸例的随意组 合。磁共振波谱分析的工作原理是利用不同分子的结构不同所造成的同一磁性 原子核进动频率的差异。具体来说，由于磁性原子核的磁旋比是固定不变的， 磁性原子核在外磁场强度中除了受外加静磁场影响外，还受原子核周围的电子 云和周围其他原子电子云的影响，使磁性原子核所感受的磁场强度略低于外加 静磁场的强度，因而其进动频率也略有降低。同一种磁性原子核如果处于不同 的分子中，由于分子化学结构的不同，电子云对磁性原子核的磁屏蔽作用也存 在差别，表现出其进动频率的差别。由于所处的分子结构不同造成同一磁性原 子核进动频率差异的现象称为化学位移现象。以H质子为例，对目标区域施加 经过设计的射频脉冲，其频率范围要求涵盖所要检测代谢物中质子的进动频率。 然后采集该区域的MR信号(可以是FID信号或回波信号)，该MR信号来源于 多种代谢物中的质子，由于化学位移效应，不同的代谢物中质子进动频率有轻 微差别，通过傅里叶转换可得到不同物质谱谱线的信息。谱线包括一系列相对 比较窄的波峰。其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用parts per million(PPM)表示(以标准物的质子进动频率为基准，其他代谢物中质子进动频率与标准物中质子进动频率的差别，以百万分几(parts per million,简 写为PPM)来表示)。某一窄波的波峰下面积与目标区域内某特定代谢物的含 量，或者浓度，成正比关系。由此可以计算得出代谢物的浓度。(具体描述可 以看下文相关段落)例如，可以采集1H、31P、12C、23Na及19F来进行磁共 振波谱分析，用于脑肿瘤、脑缺血疾病、前列腺癌、弥漫性肝病、肾脏功能分 析、肾移植排斥反应、代谢性疾病的脑改变、脑肿瘤治疗后复发的诊断和鉴别 诊断等。在一些实施例中，可以选择一种比较稳定的化学物质作为某种磁性原 子核相关代谢物的进动频率参照的标准物，如1H MRS常选用三甲基硅烷作为 标准物，31P MRS可采用磷酸肌酸作为标准物。在一些实施例中，由于代谢物 的浓度较低，产生的信号几乎是正常水信号的万分之一，所以MRS的敏感性相 对较低，需要结合水抑制与脂肪抑制才能得到信号。

大脑1H磁共振波谱分析的代谢物可以包括(1)NAA(N-乙酰门冬氨酸)， 主要存在于神经元及其轴突，可作为神经元的内标物，其含量可反映神经元的 功能状态，含量降低表示神经元受损；(2)肌酸(Cr)，能量代谢产物，在脑 组织中其浓度相对稳定，一般作为脑组织1H MRS的内参物，常用其他代谢产 物与Cr的比值反映其他代谢产物的变化。(3)胆碱(CHo)，主要存在于细胞 膜，其含量变化反映细胞膜代谢变化，在细胞膜降解或合成旺盛时其含量增加。 在脑肿瘤时，常有Cho升高和NAA降低，因此Cho/NAA升高，尤以恶性肿瘤更 为明显。多发硬化等脱髓鞘病变如果Cho升高，往往提示病变活动。(4)乳酸(Lac)，为糖酵解的终产物。在一些实施例中，1H磁共振波谱分析可能没有 明显的Lac峰，但在脑缺血或恶性肿瘤时，糖无氧酵解过程加强，Lac含量可 能会增高。

在一些实施例中，通过将收集到的代谢物时域波谱信号，经过傅里叶变换 (FFT变换)将采集到的时域波谱信号转换为频域信号，然后经过基线校正， 相位校正和曲线拟合等处理步骤拟合该代谢物，可以计算出该代谢物的浓度。 例如，图2A所示为波谱信号采集设备110采集到的时域波谱信号。而图2B所 示为频域波谱信号，经过后处理步骤之后在不同PPM处拟合NAA，Cr，Cho及 其他类型的代谢物或者化合物。

根据本申请的一些实施例，图3所示的是化合物编辑交互系统130的一种 示例性示意图。化合物编辑交互系统可以包括但不限于一个编辑模块310、一 个计算模块320、一个显示模块330。编辑模块310、计算模块320和显示模 块330可以被如图2中的计算机通过CPU240所实现。

编辑模块310可以对一个列表中所列出的化合物或者代谢物进行编辑，以 生成用户需要查看的复合物。这个列表中的代谢物可以来源于使用特定化学物 质，包括但不限于1H、31P、12C、23Na及19F，进行磁共振波谱分析生成的 中间物或者化合物。在一些实施例中，列表中的代谢物可以与磁共振波谱分析 相关的人员有所联系。例如，列表中的代谢物可以依据接受磁共振波谱分析的 脑肿瘤病人身份信息的不同，展示出只与此脑肿瘤病人磁共振波谱分析中相关 的代谢物。在一些实施例中，这个列表会智能提示代谢物可能组成的复合物。 比如，对应列表中的代谢物A，当用户点击或高亮代谢物A所在的位置时，化 合物编辑交互系统130会弹出一个弹窗，显示代谢物A与其他代谢物可能组成 的复合物组B1,B2,…等等。在一些实施例中，编辑模块可以提供对列表中 所列代谢物进行编辑的各种运算符。例如，加，减，乘，除，左右括号，删除 和确认操作。编辑模块也可以提供对预定编辑的复合物的预览功能。比如，编 辑模块可以实时显示所选择的代谢物和运算符，和/或显示预定生成的复合物。 在一些实施例中，编辑模块可以以平面或者立体的方式展示需要编辑的复合物。 例如，编辑模块可以以动画的方式展示所生成的复合物，其中的代谢物中的原 子和/或分子以不同颜色和半径的球状物进行动态模拟。

对于编辑模块所生成的复合物，计算模块320可以针对所输入的一幅核磁 共振解剖图像，和/或波谱信号采集设备110所传送来的该复合物所涉及的相 关代谢物的时域波谱信号信息，来计算出该复合物在该解剖图像中的空间浓度。 其中核磁共振解剖图像与时域波谱信号信息为同时获得的关于检测对象的信 息。例如，对于一个单层的多体素(Chemical Shift Imaging,CSI)18*14 来说，共有252个体素。通过计算每一个体素上的复合物浓度，计算模块可以 生成一个18*14的复合物浓度矩阵。这个复合物浓度矩阵可以通过一定的可视 化手段进行展示。例如，可以首先通过CSI和解剖图像的空间位置关系，定位CSI数据在解剖图像上的显示位置。比如，CSI在三维空间中可以想象成一个 长方体，通过顶点和三条边的向量来标识。CSI在三维空间中的一个二维图像 上的显示可以通过计算CSI与该二维图像对应的相交面来表示。

在给定了视域(Field of View,简称为FOV)以及感兴趣区域(Volume ofinterest，简称为VOI)的大小后，计算单元可以将18*14的浓度矩阵插值为 FOV的大小并与解剖图像进行融合。与解剖图像的融合可以指显示出来的值是 根据参考图像与浓度彩图根据一定的比例计算。比如，在某点上图像像素值为 ImageValue，浓度彩图的值为MetaboliteValue，融合比例为factor，则实际 显示出来的值为ActualValue＝ImageValue*(1-factor)+MetaboliteValue *factor。具体计算过程可见下文中的流程图6部分。

显示模块330可以用于将该复合物的计算结果可视化，显示该复合物浓度 的空间变化。例如，计算模块可以将计算出的浓度矩阵与解剖图像融合后的结 果传送给显示模块。显示模块可以在感兴趣区域内显示浓度的空间分布。在一 些实施例中，所显示浓度的空间分布的随时间变化也可以通过显示模块进行展 示。例如，通过输入带有时间戳的一系列解剖图像，在经过计算模块针对感兴 趣区域内的浓度矩阵计算和融合处理后，融合后的该系列解剖图像即可显示复 合物浓度的空间分布的随时间变化。

根据本申请的一些实施例，图4所示的是编辑模块310的一种示例性示意 图。编辑模块可以包括但不限于一个代谢物列表单元410、一个运算符单元420、 一个预览单元430。代谢物列表单元410、运算符单元420和预览单元430可 以被如图2中的计算机通过CPU240中的整体或部分组件所实现。

代谢物列表单元410可以将磁共振波谱分析中涉及到的代谢物进行列表展 示。这个列表中的代谢物可以来源于使用特定化学物质，包括但不限于1H、 31P、12C、23Na及19F(或与以上所举物质类似)，进行磁共振波谱分析生成 的中间物或者化合物。例如，NAA,Cho,GLu,Cr,ml,Lac,或者类似的代谢 物。更进一步地，这个列表中的代谢物也可以包括脑部磁共振可能涉及到的其 他化合物。这个列表的更新可以是实时的，也可以是非实时的。这个列表可以 是一个简单列表，例如，所列的代谢物以横行或者竖列的方式进行排列。这个 列表也可以是一个复杂列表，例如，这个列表可以是一个下拉式列表，通过点 击一些列表中的中间节点来展开其中的子列表。在一些实施例中，列表中的代 谢物可以与磁共振波谱分析相关的人员有所联系。例如，列表中的代谢物可以 依据接受磁共振波谱分析的客体身份信息的不同，展示出只与此客体磁共振波 谱分析中相关的代谢物。这里所说的客体，可以是一个人，一种动物，一个器 官，一个组织，一种体液，或与以上所举类似，或以上所举情况的一种组合。

运算符单元420可以提供对列表中所列代谢物进行编辑的各种运算符。例 如，加，减，乘，除，左右括号，删除和确认操作。所举运算符也可以包括求 对数，求指数，求导，求积分，求平方，求立方，求四次方，求平方根，求立 方根，求四次方根。更进一步地，运算符单元可以具有编程功能，可以按照用 户设定的方式编辑一个将运算符进行组合形成的一个函数。例如，f(x)＝ax*x +bx+c就是一个对复合物浓度进行计算的函数。

在一些实施例中，代谢物列表单元310与运算符单元320也可以结合为一 个单元。例如，代谢物单元310与运算符单元320可以采用逆波兰式表达法。 在通常的表达式中，二元运算符总是置于与之相关的两个运算对象之间(如： 1+1)，所以这种表示法也称为中缀表示。波兰逻辑学家J.Lukasiewicz于1929 年提出了另一种表示表达式的方法，称为逆波兰记法，在逆波兰记法中，所有 操作符置于操作数的后面，因此也被称为后缀表示法。例如，一个标示为a+b 的计算式在逆波兰式表达法中可以记为a，b，+。逆波兰表达式可以将复杂表 达式转换为依靠简单的操作即可得到计算结果的表达式。逆波兰式表达式可以 只用两种简单操作，入栈和出栈就可以达到普通表达式的运算。这里的入栈和 出栈为计算机数据结构中关于堆栈操作的两种标准操作。

预览单元430可以显示所选择的代谢物和运算符，和/或显示所生成的复合 物。这种显示可以是实时的，也可以是非实时的。在一些实施例中，编辑模块 可以以平面或者立体的方式展示需要编辑的复合物。例如，编辑模块可以以动 画的方式展示所生成的复合物，其中的代谢物中的原子和/或分子以不同颜色 和半径的球状物进行动态模拟。在一些实施例中，预览单元430可以提供对所 生成复合物的智能信息提示。比如，预览单元430可以提示所生成的复合物是 否为物理世界中真实存在的复合物。又比如，预览单元430可以显示所生成的 复合物的相关化学属性，和/或所涉及客体的生理或病理信息，等等。

以上的描述仅仅是本发明的具体实施例，不应被视为是唯一的实施例。显 然，对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和原理后，都可能在不背 离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这 些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。例如，可选的，一个可编 辑生成的复合物单元也可以出现在编辑模块310中，显示利用代谢物列表单元 310所能组合生成的所有复合物。

图5是根据本申请的一些实施例所示的向用户展示一个所生成复合物浓度 的流程图。在一些实施例中，所述复合物浓度展示可以由处理器200实现。如 图5所示，处理器200可以首先在步骤510中基于用户输入选择两个或多个代 谢物以及一个或多个运算符生成一个复合物。在一些实施例中，所述用户输入 包括所选择的两个或多个代谢物，以及一个或多个运算符。用户基于所选择的 两个或多个代谢物以及一个或多个运算符，来生成一个预期生成的复合物。在 一些实施例中，用户输入还可以包括所选择的两个或多个代谢物所对应的时域 波谱信号。所述时域波谱信号可以可以通过MRI、MRI-PET等扫描获得，也可以由波谱信号采集设备110输入。可选地，所述时域波谱信号也可以通过其他 方式获得。进一步地，用户输入还可以包括根据时域波谱信号进行傅里叶变换 所生成的频域波谱信号。在其他一些实施例中，用户所选择的两个或多个代谢 物的空间浓度分布也可以在步骤510中进行输入。步骤510可以由编辑模块 310来实现。

步骤520可以包括根据所生成的复合物来计算所述复合物的浓度。所计算 的复合物浓度可以是复合物浓度的空间分布，也可以是复合物浓度的空间分布 的变化。例如，以复合物NAA/(Cr+Cho)为例，通过逆波兰式算法解析到公 式中包含化合物NAA、Cr及Cho，运算符“/”、“+”、“(”及“)”，然后根据 解析结果计算复合物的浓度，如在某一个体素上，NAA的浓度为43,Cr浓度为 30,Cho浓度为47，则复合物NAA/(Cr+Cho)在此体素上的浓度为43/(30+47)， 约等于0.56。如果NAA，Cr，Cho的浓度随时间发生了变化，则变化后的复合 物NAA/(Cr+Cho)浓度随时间的变化仍可以在步骤520中计算出来。在一些 实施例中，步骤520可以通过计算模块320实现。

步骤530可以向用户显示所述复合物的浓度计算结果。如上所描述，所计 算的复合物浓度可以是复合物浓度的空间分布，也可以是复合物浓度的空间分 布随时间的变化。在一些实施例中，计算结果可以通过可视化技术进行展现， 以显示浓度的空间变化。以单层CSI 18*14为例，共有252个体素。通过计算 模块320可以生成18*14的复合物浓度矩阵。通过CSI和解剖图像的空间位置 关系可以定位CSI数据在解剖图像上的显示位置及FOV，VOI的大小，将18*14 的复合物浓度矩阵插值为FOV的大小并与解剖图像进行融合显示，同时只在 VOI内显示浓度变化。在一些实施例中，步骤530可以通过显示模块330实现。

图6是根据本申请的一些实施例所示的对可编辑复合物进行磁共振波谱分 析与交互的方法的流程图。

步骤610可以基于用户输入，通过代谢物列表单元410选择要编辑的两个 或多个代谢物。可选地，用户输入还可以包括所选择的两个或多个代谢物所对 应的时域波谱信号。所述时域波谱信号可以可以通过MRI、MRI-PET等扫描获 得，也可以由波谱信号采集设备110输入。可选地，所述时域波谱信号也可以 通过其他方式获得。进一步地，用户输入还可以包括根据时域波谱信号进行傅 里叶变换所生成的频域波谱信号。

步骤620可以从运算符单元420选择要参与运算的运算符。这些运算符可 以由用户进行选择，也可以由化合物编辑交互系统130给出选择的各种选项， 再由用户进行选择。可选地，化合物编辑交互系统130可以给出缺省的参与运 算的运算符，并提示用户目前的选择为缺省选项。

步骤630对目前所编辑的复合物是否符合要求进行判断。如果目前所编辑 的复合物不符合用户要求，例如出现误输入，或者需要根据检测对象的诊断要 求来决定对应的复合物，或者出现异常情况需要处理，则流程会转至步骤610 或者步骤620进行重新选择要参与编辑的代谢物和/或运算符。这里的异常情 况可以是所编辑的复合物缺乏物理或化学意义，比如说不存在，或者作为分母 的代谢物的浓度为零，从而数学计算上出现异常。

如果目前所编辑的复合物符合用户要求，则流程会转至步骤640，在显示 模块330中添加已编辑完成的复合物。已编辑完成的复合物可以存储在一个复 合物收集单元，比如放在数据库140中。

在步骤650中，所编辑生成的复合物的浓度由计算单元320进行计算得出。 所计算的复合物浓度可以是复合物浓度的空间分布，也可以是复合物浓度的空 间分布的变化。以单层CSI 18*14为例，共有252个体素。通过计算模块320 可以生成18*14的复合物浓度矩阵。通过CSI和解剖图像的空间位置关系可以 定位CSI数据在解剖图像上的显示位置及FOV，VOI的大小，将18*14的复合 物浓度矩阵插值为FOV的大小，则可得到所编辑生成的复合物在解剖图像内 FOV上的空间浓度的分布情况。

在步骤660中，显示，步骤650所计算的到的复合物在解剖图像内FOV上 的空间浓度的分布情况可以与解剖图像进行融合显示，则可以在VOI内显示复 合物的浓度分布情况。在一些实施例中，浓度分布的时间变化也可以被显示出 来。例如，通过将不同时间拍摄的解剖图像按时间次序进行以上的分别处理以 得到所编辑复合物在VOI内的浓度分布随时间变化图。

图7是按照流程图6得到的复合物NAA/(Cr+Cho)浓度的空间分布图像。在 此图像上同时显示每个体素上的复合物NAA/(Cr+Cho)值分布情况。可以看到 图中PPM值最高的部分大致在图像的左下部位，标示这一部位可能是有病灶的 地方之一。

本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的 种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质 的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以 完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也 可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、 “引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位 于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编 码。

计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号， 例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电 磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算 机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令 执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可 读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电 缆、光纤电缆、RF、或类似介质、或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言 编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、 Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、 Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运 行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部 分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下， 远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或 广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中， 或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚 地了解到本申请的部分或全部可借助软件并结合必需的通用硬件平台来实现。 基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分 可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可包括其上存储有机器可 执行指令的一个或多个机器可读介质，这些指令在由诸如计算机、计算机网络 或其他电子设备等一个或多个机器执行时可使得该一个或多个机器根据本发 明的实施例来执行操作。机器可读介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM (紧致盘-只读存储器)、磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、 EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、 磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读 介质。

本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算 机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基 于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、 大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例 如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的 例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本 申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来 执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地 和远程计算机存储介质中。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善， 因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种磁共振波谱交互系统，包含：

一种计算机可读的存储媒介，被配置为存储可执行模块，其特征在于，包括：

编辑模块，被配置为基于用户输入选择至少两个代谢物以及一个或多个运算符生成一个复合物；

计算模块，被配置为计算所述复合物的浓度；以及

显示模块，被配置为向用户显示所述复合物的浓度计算结果；以及

一个处理器，所述处理器能够执行所述计算机可读的存储媒介存储的可执行模块；

所述编辑模块包括以下至少一项：对代谢物进行编辑、对运算符进行编辑、对复合物进行判断。

2.依据权利要求1的一个系统，其中所述编辑模块包含代谢物列表单元，所述代谢物列表单元被配置为提供多个可选代谢物。

3.依据权利要求2的一个系统，其中所述编辑模块进一步包含运算符单元，所述运算符单元被配置为提供多个可选运算符。

4.依据权利要求3的一个系统，其中所述编辑模块进一步包含预览单元，所述预览单元被配置为显示所述一个或多个代谢物以及所述一个或多个运算符。

5.依据权利要求1的一个系统，其中所述显示模块被配置为显示所述复合物的浓度在检测对象体内的空间分布。

6.一种磁共振波谱交互方法，其特征在于，包含以下步骤：

基于用户输入选择至少两个代谢物以及一个或多个运算符生成一个复合物；

计算所述复合物的浓度；以及

显示所述复合物的浓度计算结果；

所述基于用户输入选择至少两个代谢物以及一个或多个运算符生成一个复合物包括以下至少一项：对代谢物进行编辑、对运算符进行编辑、对复合物进行判断。

7.依据权利要求6的一种方法，进一步包括显示所述至少两个代谢物以及所述一个或多个运算符。

8.依据权利要求6的一种方法，其中计算所述复合物的浓度进一步包括依据逆波兰式算法解析所述复合物获得所述至少两个代谢物以及所述一个或多个运算符，并依据所述至少两个代谢物的单一浓度以及所述一个或多个运算符计算所述复合物的浓度。

9.依据权利要求8的一种方法，其中显示所述复合物的浓度计算结果进一步包括显示所述复合物的浓度在检测对象体内的空间分布。

10.依据权利要求9的一种方法，其中所述用户输入包括一幅或者多幅核磁共振解剖图像。