CN111721795B - 一种基于核磁共振***的物质测量方法及*** - Google Patents

一种基于核磁共振***的物质测量方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及一种基于核磁共振***的物质测量方法及***，用以解决或改善现有技术处理数据量大的技术问题；其方法包括：向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号；结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重；其***包括控制台、磁体模块以及核磁共振***；本发明实施例通过采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号进行拟合处理，不需采集大量数据即可实现对被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量的测量。

Description

一种基于核磁共振***的物质测量方法及***
技术领域
本发明实施例涉及一种基于核磁共振***的物质测量方法及***。
背景技术
在核磁共振现象中，弛豫是指原子核发生共振且处在高能状态时，当射频脉冲停止后，将迅速恢复到原来低能状态的现象。恢复的过程即称为弛豫过程，它是一个能量转换过程，需要一定的时间反映了质子***中质子之间和质子周围环境之间的相互作用。在射频脉冲的作用下，所有质子的相位都相同，它们都沿相同的方向排列，以相同的角速度(或角频率)绕外磁场进动。当射频脉冲停止后，同相位的质子彼此之间将逐渐出现相位差，即失相位。
质子由同相位逐渐分散最终均匀分布，其宏观表现为其横向磁化强度矢量Mxy的变化。从物理学的观点看，横向弛豫过程是同种核相互交换能量的过程，故又称为自旋-自旋弛豫过程。由于质子自旋间的相互作用，其横向磁化强度Mxy随时间衰减。而在90°脉冲作用后，有如下关系：
Mxy(t)＝Mxymaxe-t/T2 (1)
式(1)中，Mxy(t)为时间t时横向磁化强度，Mxymax为时间0时的横向磁化强度，t为从横向磁化强度为Mxymax时开始计算的时间；
上式(1)中的T2称为横向弛豫时间(transverse relaxation time)又称自旋-自旋弛豫时间。
生物组织内的水分子因受周围介质的约束，核磁共振信号被激发后，水分子在梯度磁场方向上的扩散运动将造成核磁共振信号的衰减，如果水分子在梯度磁场方向上扩散越自由，则在梯度磁场施加期间扩散距离越大，经历的磁场变化也越大，组织信号衰减越明显。类似于T2衰减，扩散导致的衰减可由下式(2)描述：
S(t)＝Smaxe-Dbt (2)
由于在核磁共振中，采集到的信号强弱与横向磁化矢量成正比关系，综合考虑T2与扩散衰减，则信号强弱与时间关系为：
S(t)＝Smaxe-Dbt·e-t/T2 (3)
式(2)和(3)中，S(t)为时间为t时采集到的信号强度，Smax为时间t＝0时的信号强度，D为物质扩散系数，b通常称为b值，是扩散加权成像和扩散张量成像描述扩散梯度强度、持续时间以及施加间隔的综合因素所决定的系数，b值越大，对扩散越敏感。
因此，采用核磁共振***通过测量每种物质成分对应的T2时间常数和扩散系数，可实现对物质的多种成分含量的测量，可用于分析物质的特殊性质或者应用于临床诊断。
D-T2二维谱分析法是目前广泛应用于物质分析的核磁共振技术，一般采用扩散加权模块结合CPMG快速读出模块的核磁共振序列采集数据，常用的有如下几种序列，其中，a)为SE-CPMG序列，即基于自旋回波进行扩散梯度编码，然后用超快速的CPMG序列进行信号读出。b)为DSE-CPMG序列，即基于双回波序列进行扩散梯度编码，同样用超快速的CPMG序列进行信号读出，该方法能降低低速液体流动带来的影响。c)为STE-CPMG序列，即基于受激回波序列进行扩散梯度编码，该方法能降低T1恢复的影响，当被检测物体的T1/T2比较小时，用该序列测量扩散系数可以提升测量准确度。
D-T2二维谱分析法需要调整扩散加权模块的b值，采集数十到数百组数据，然后通过二维逆拉普拉斯变换求出物质的D-T2，即扩散系数-T2驰豫时间分布图，从而得到物质的成分信息。D-T2二维谱分析测量序列如图1所示。
其缺陷在于：1)需要采集大量的数据，采集时间长，数据储存耗费资源较多；由于数据量很大，数据处理对硬件要求很高，而且往往需要对数据进行预处理，运算时间长；2)拉普拉斯逆变换本身对噪音比较敏感，拟合结果不稳定，算法鲁棒性差。
发明内容
本发明实施例提供一种基于核磁共振***的物质测量方法及***，用以解决或改善现有技术处理数据量大的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种基于核磁共振***的物质测量方法，包括：向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号；结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述核磁共振脉冲序列为CPMG序列。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述核磁共振***的梯度***包括单边磁体，所述单边磁体形成的天然梯度磁场能够对信号做扩散效应编码；所述回波间隔与b值满足如下关系式：
Figure BDA0002560954630000031
式(4)中，G0为磁场梯度；γ为旋磁比；b为b值；tE为回波间隔。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号，包括：将采集到的每组核磁共振脉冲序列回波信号表示为四维数组s(b,m,x,p),其中，第一维b为对应b值下的回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号，第二维m为回波链长度，第三维x为平均次数，第四维p为单次读出数据的采样点数；其中，m,x和p均为大于零的正整数；
对所有的四维数组s(b,m,x,p)的第四维p做傅里叶变换后取低频部分作为平均值，对第三维x取平均后，得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重，包括：
使用式(5)对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重：
Figure BDA0002560954630000041
约束条件，
Figure BDA0002560954630000042
其中，n为大于或等于零的正整数，a3n+1为所含物质的权重，a3n+2为物质的T2弛豫时间常数倒数，a3n+3为物质扩散系数，k为噪声，s为核磁共振脉冲序列回波信号，‖‖表示二范数；约束条件中参数角标LB、UB分别为由先验知识取得的下限和上限。
第二方面，本发明实施例还提供一种实现所述测量方法的***，包括
控制台，用于发送发射核磁共振脉冲序列指令，接收核磁共振脉冲序列的回波信号，对所述回波信号分析处理得到带有横向弛豫及扩散衰减的信号，对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重；
磁体模块，用于对被测物质产生梯度磁场；以及
核磁共振***，用于接收发射核磁共振脉冲序列指令，并根据所述发射核磁共振脉冲序列指令发射用于施加于被测物质的核磁共振脉冲序列；用于接收被测物质的核磁共振脉冲序列的回波信号并向所述控制台反馈所述核磁共振脉冲序列的回波信号。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述核磁共振***包括：
核磁共振谱仪，用于接收发射核磁共振脉冲序列指令，并根据所述发射核磁共振脉冲序列指令发射核磁共振脉冲序列；用于接收射频***反馈的核磁共振脉冲序列的回波信号并向所述控制台反馈所述核磁共振脉冲序列的回波信号；以及
射频***，用于对核磁共振脉冲序列处理以便于施加于被测物质，用于对所述核磁共振脉冲序列的回波信号处理以便于向控制台反馈，用于切换发射核磁共振脉冲序列模式和接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式；用于发射核磁共振脉冲序列或接收核磁共振脉冲序列的回波信号。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述射频***包括：
收发转换模块，与核磁共振谱仪通讯，用于切换发射核磁共振脉冲序列模式和接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式；以及
射频线圈，与收发转换模块通讯，当收发转换模块切换为发射核磁共振脉冲序列模式时，所述射频线圈用于对被测物质产生激发中心频率；当收发转换模块切换为接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式时，所述射频线圈用于接收核磁共振脉冲序列的回波信号。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述收发转换模块为收发转换开关。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述磁体模块包括单边磁体。
本发明实施例的一种基于核磁共振***的物质测量方法及***，通过向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号；结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重，显然，不需采集大量数据即可实现对被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量的测量，从而可应用于物质性质的分析或者临床诊断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。
图1是D-T2二维谱分析测量序列的结构示意图。
图2是本发明实施例的方法步骤示意图。
图3是本发明实施例的***原理结构示意图。
图4是本发明实施例的磁共振脉冲序列图。
图5是本发明实施例中采集到的两组不同tE值的信号的拟合曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种基于核磁共振***的物质测量方法及***，用以解决或改善现有技术处理数据量大的问题。其中，方法和***是基于同一发明构思的，由于方法及***解决问题的原理相似，因此***与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
本发明中所涉及的多个，是指两个或两个以上。另外，在本发明的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
参阅图2所示，本发明实施例提供一种基于核磁共振***的物质测量方法，包括：向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号；结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重，解决或改善了现有技术处理数据量大的问题，从而可应用于物质性质的分析或者临床诊断。
本发明实施例的所述方法通过采集几组(可选小于十组)具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号；对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合结合被测物质中组分的先验知识，估算得到横向驰豫时间常数、扩散系数和/或物质中组分含量；其中对信号进行拟合可以通过建立信号处理模型的方式来实现。
为了使本发明实施例的方法可以同时拟合出两种物质的扩散系数、横向驰豫时间常数以及物质含量，提供如下的可选实施方式。
可选地，所述核磁共振脉冲序列为CPMG序列，如图4所示。
所述核磁共振***的梯度***包括单边磁体，所述单边磁体形成的天然梯度磁场能够对信号做扩散效应编码；所述回波间隔与b值满足如下关系式：
Figure BDA0002560954630000071
式(4)中，G0为磁场梯度；γ为旋磁比；b为b值；tE为回波间隔。
可选地，所述核磁共振***的梯度***包括单边磁体，单边磁体具有恒定的梯度场，因此，核磁共振***的梯度***包括单边磁体时，G0，γ为固定值。此时，b值仅与回波间隔tE有关，从而可以通过控制tE的大小来达到对b值的调整。
为了便于计算机的自动化处理，可选地，所述向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号，包括：将采集到的每组核磁共振脉冲序列回波信号表示为四维数组s(b,m,x,p),其中，第一维b为对应b值下的回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号，第二维m为回波链长度，第三维x为平均次数，第四维p为单次读出数据的采样点数；其中，m,x和p均为大于零的正整数；
其中，第三维x为平均次数，即实际使用时需要多次采集进行平均来提高信噪比，平均次数x即出于提高信噪比的目的，所需要的采集次数。
对所有的四维数组s(b,m,x,p)的第四维p做傅里叶变换后取低频部分作为平均值，对第三维x取平均后，得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号。
其中，在进行傅里叶变换以及平均以后，四维数组s(b,m,x,p)信号变二维信号s(b,m),二维信号s(b,m)为不同回波间隔时间下采到的强度随时间变化的信号衰减曲线即带有横向弛豫及扩散衰减的信号，如s(1，：)为第一个回波间隔对应的一条信号强度随横向弛豫时间衰减的曲线。
进一步的，所述结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重，包括：
使用式(5)对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重：
Figure BDA0002560954630000081
约束条件，
Figure BDA0002560954630000082
其中，n为大于或等于零的正整数，a3n+1为所含物质的权重，a3n+2为物质的T2弛豫时间常数倒数，a3n+3为物质扩散系数，k为噪声，s为核磁共振脉冲序列回波信号，‖‖表示二范数；约束条件中参数角标LB、UB分别为由先验知识取得的下限和上限。
其中，k为与噪声相关的参数，但是也可以是噪声相关的表达式或者噪声相关的概率模型。
以下具体举例说明。
以测定两种物质组分为例，即n分别取0和1，式(5)可以简化为如下公式(6)
Figure BDA0002560954630000091
约束条件
Figure BDA0002560954630000092
角标LB,UB分别为取值的下限和上限。
其中，a1与a4分别为物质1和2的含量权重，a2与a5为物质1与2的T2弛豫时间倒数，a3与a6为物质1与2的扩散系数,k为噪声均值，s为测量到的磁共振信号，‖‖表示二范数。
即第一种物质的含量权重、T2弛豫时间倒数和扩散系数分别为a1、a2和a3；第二种物质的含量权重、T2弛豫时间倒数和扩散系数分别为a4、a5和a6；当具有多种物质组分时，依此类推。
通过设置不同的tE，采集得到信号s可以表示为一个四维数组，其中第一维为b不同取值的采集，对应不同的回波间隔，此例中为2。第二维为回波链长度；第三维为平均次数；第四维为单次读出数据的采样点数。
对第四维做傅里叶变换后取低频部分做平均值，再对第三维取平均后，得到b值(回波间隔时间)不同的两条衰减曲线。将两次不同回波间隔下测量的信号s带入(6)，根据待求的两种物质扩散系数以及T2弛豫时间的大致取值上下限等先验条件，可确定a1-a6以及k的拟合结果范围，从而精确求解式中未知量。
具体如图5所示，该示例中，测量了人体肝脏的扩散系数、T2弛豫时间常数以及脂肪含量。核磁共振***的单边磁体磁场为0.08T，恒定梯度场约1.1T/m。测量了两组不同的回波间隔，分别为500us和1100us，回波链长度为256，平均64次，每个回波采集64个点。重复时间TR为1000ms，总采集时间约2分钟。结合肝脏组织与脂肪的先验知识对a1～a6以及k进行上下限的设定后拟合得到脂肪比例13.5212％，脂肪T2＝115ms，肝脏组织T2＝39.9ms，脂肪扩散系数2.0e-5mm2/s，肝脏组织扩散系数1.2109e-3mm2/s。
可见，本发明实施例的方法使用传统CPMG序列仅对回波间隔进行调整，测量序列之后的信号处理简单，不需采集大量数据，即可实现对物质含量的测量；从而本发明实施例的方法具有采集时间短、降低储存需求数据处理耗时低以及拟合结果稳定、可重复性高等优点。
本发明实施例还提供一种实现上述测量方法的***，包括
控制台，用于发送发射核磁共振脉冲序列指令，接收核磁共振脉冲序列的回波信号，对所述回波信号分析处理得到带有横向弛豫及扩散衰减的信号，对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重；
磁体模块，用于对被测物质产生梯度磁场；以及
核磁共振***，用于接收发射核磁共振脉冲序列指令，并根据所述发射核磁共振脉冲序列指令发射用于施加于被测物质的核磁共振脉冲序列；用于接收被测物质的核磁共振脉冲序列的回波信号并向所述控制台反馈所述核磁共振脉冲序列的回波信号。
如图3所示的，一种实现上述测量方法的***工作过程如下：控制台发送发射磁共振脉冲序列指令至核磁共振谱仪，核磁工作谱仪根据发射磁共振脉冲序列指令发射磁共振脉冲序列，如CPMG序列；磁共振脉冲序列经过射频功率放大器处理后通过收发转换模块(如收发转换开关)切换为发射磁共振脉冲序列模式将处理后的磁共振脉冲序列发送至射频线圈，射频线圈在磁体模块(如单边永磁体)的梯度磁场下将处理后的磁共振脉冲序列作用于被测物质；而后，收发转换模块切换为接收磁共振脉冲序列的回波信号模式，收发转换模块通过射频线圈接收被测物质的磁共振脉冲序列的回波信号并通过前置放大器处理后反馈至核磁共振仪；核磁共振仪传输至控制台；采用上述方式采集回波间隔不同的两个及以上的被测物质的磁共振脉冲序列的回波信号；依此类推，直至全部采集完成；采集完成后，控制台对回波信号分析处理得到带有横向弛豫及扩散衰减的信号，对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重。
可选地，所述核磁共振***包括：
核磁共振谱仪，用于接收发射核磁共振脉冲序列指令，并根据所述发射核磁共振脉冲序列指令发射核磁共振脉冲序列；用于接收射频***反馈的核磁共振脉冲序列的回波信号并向所述控制台反馈所述核磁共振脉冲序列的回波信号；以及
射频***，用于对核磁共振脉冲序列处理以便于施加于被测物质，用于对所述核磁共振脉冲序列的回波信号处理以便于向控制台反馈，用于切换发射核磁共振脉冲序列模式和接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式；用于发射核磁共振脉冲序列或接收核磁共振脉冲序列的回波信号。
可选地，所述射频***包括：
收发转换模块，与核磁共振谱仪通讯，用于切换发射核磁共振脉冲序列模式和接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式；以及
射频线圈，与收发转换模块通讯，当收发转换模块切换为发射核磁共振脉冲序列模式时，所述射频线圈用于对被测物质产生激发中心频率；当收发转换模块切换为接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式时，所述射频线圈用于接收核磁共振脉冲序列的回波信号。
可选地，所述收发转换模块为收发转换开关。可选地，所述磁体模块包括单边磁体。本实施例的磁体模块采用单边磁体，无需额外的梯度***，从而降低了***的复杂度和硬件成本。
从而，本发明实施例的***，通过采集回波间隔不同的两个及以上的被测物质的磁共振脉冲序列的回波信号；采集完成后，通过控制台对回波信号分析处理得到带有横向弛豫及扩散衰减的信号，对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重；信号处理简单，不需采集大量数据，即可实现对物质含量的测量；从而本发明实施例的***具有采集时间短、降低储存需求数据处理耗时低以及拟合结果稳定、可重复性高等优点。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于核磁共振***的物质测量方法，其特征在于，包括：向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号；结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重；所述核磁共振脉冲序列为CPMG序列；
所述核磁共振***的梯度***包括单边磁体，所述单边磁体形成的天然梯度磁场能够对信号做扩散效应编码；所述回波间隔与b值满足如下关系式：
Figure FDA0002984527870000011
式(4)中，G0为磁场梯度；γ为旋磁比；b为b值；tE为回波间隔；
所述向被测物质采集几组具有不同回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号并处理得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号，包括：将采集到的每组核磁共振脉冲序列回波信号表示为四维数组s(b’，m，x，p)，其中，第一维b’为对应b值下的回波间隔的核磁共振脉冲序列回波信号，第二维m为回波链长度，第三维x为平均次数，第四维p为单次读出数据的采样点数；其中，m，x和p均为大于零的正整数；
对所有的四维数组s(b′，m，x，p)的第四维p做傅里叶变换后取低频部分作为平均值，对第三维x取平均后，得到几组带有横向弛豫及扩散衰减的信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振***的物质测量方法，其特征在于：所述结合先验知识对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重，包括：
使用式(5)对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重：
Figure FDA0002984527870000021
约束条件，
Figure FDA0002984527870000022
其中，n为大于或等于零的正整数，a3n+1为所述被测物质所含成分的权重，a3n+2为所述被测物质所含成分的T2弛豫时间常数倒数，a3n+3为所述被测物质所含成分的扩散系数，k为噪声，s为核磁共振脉冲序列回波信号，|| ||表示二范数；约束条件中参数角标LB、UB分别为由先验知识取得的下限和上限。
3.一种实现权利要求1-2任意一项所述测量方法的***，其特征在于：包括：
控制台，用于发送发射核磁共振脉冲序列指令，接收核磁共振脉冲序列的回波信号，对所述回波信号分析处理得到带有横向弛豫及扩散衰减的信号，对所述带有横向弛豫及扩散衰减的信号进行拟合得到被测物质中成分的扩散系数、横向弛豫时间或/和含量权重；
磁体模块，用于对被测物质产生梯度磁场；以及
核磁共振***，用于接收发射核磁共振脉冲序列指令，并根据所述发射核磁共振脉冲序列指令发射用于施加于被测物质的核磁共振脉冲序列；用于接收被测物质的核磁共振脉冲序列的回波信号并向所述控制台反馈所述核磁共振脉冲序列的回波信号。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于：所述核磁共振***包括：
核磁共振谱仪，用于接收发射核磁共振脉冲序列指令，并根据所述发射核磁共振脉冲序列指令发射核磁共振脉冲序列；用于接收射频***反馈的核磁共振脉冲序列的回波信号并向所述控制台反馈所述核磁共振脉冲序列的回波信号；以及
射频***，用于对核磁共振脉冲序列处理以便于施加于被测物质，用于对所述核磁共振脉冲序列的回波信号处理以便于向控制台反馈，用于切换发射核磁共振脉冲序列模式和接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式；用于发射核磁共振脉冲序列或接收核磁共振脉冲序列的回波信号。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于：所述射频***包括：
收发转换模块，与核磁共振谱仪通讯，用于切换发射核磁共振脉冲序列模式和接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式；以及
射频线圈，与收发转换模块通讯，当收发转换模块切换为发射核磁共振脉冲序列模式时，所述射频线圈用于对被测物质产生激发中心频率；当收发转换模块切换为接收核磁共振脉冲序列的回波信号模式时，所述射频线圈用于接收核磁共振脉冲序列的回波信号。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于：所述收发转换模块为收发转换开关。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于：所述磁体模块包括单边磁体。
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