Hankel Singular Value Decomposition as a method of preprocessing the Magnetic Resonance Spectroscopy

• Autorzy: Staniszewski M. , Polański A.

Warianty tytułu

PL

Rozkład macierzy Hankela według wartości osobliwych jako metoda do przetwarzania wstępnego spektroskopii rezonansu magnetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The signal resulting from magnetic resonance spectroscopy is occupied by noises and irregularities so in the further analysis preprocessing techniques have to be introduced. The main idea of the paper is to develop a model of a signal as a sum of harmonics and to find its parameters. Such an approach is based on singular value decomposition applied to the data arranged in the Hankel matrix (HSVD) and can be used in each step of preprocessing techniques. For that purpose a method has was tested on real phantom data.

PL

Sygnał pochodzący z badania spektroskopii rezonansu magnetycznego zawiera również liczne szumy oraz nieprawidłości, stąd aby zastosować wyniki jako narzędzie diagnostyczne należy wprowadzić kilka usprawnień. W tym celu stosuje się filtrowanie, korekcję linii bazowej, korekcję fazy, korekcję prądów wirowych oraz usuwanie niechcianych komponentów, które nazywa się przetwarzaniem wstępnym. W dalszej analizie bardzo ważna jest identyfikacja poszczególnych metabolitów, którą można otrzymać poprzez zamodelowanie sygnału. Głównym pomysłem przedstawionym w artykule jest rozwinięcie modelu sygnału jako sumy harmonicznych. Metoda polega na znalezieniu parametrów opisujących sygnał takich jak amplituda, przesunięcie fazowe, częstotliwości i współczynnik tłumienia. Takie podejście bazuje na rozkładzie według wartości osobliwych (SVD) zastosowanym na danych zawartych w macierzy Hankela (HSVD), który dekomponuje sygnał na sumę harmonicznych oraz wylicza potrzebne parametry. Autor zaproponował zastosowanie HSVD w technikach przetwarzania wstępnego. Artykuł opisuje główne kroki przetwarzania i rozwiązanie każdej części oparte na HSVD. Podsumowując można stwierdzić, iż HSVD stosuje się w dekompozycji sygnału ale może być również skutecznym narzędziem w przetwarzaniu wstępnym. Artykuł składa się z 6 rozdziałów, w tym wstępu, rozdziału opisującego HSVD, metody przetwarzania wstępnego i główne wyniki, wniosków i referencji. W artykule znajdują się 4 obrazki oraz 7 referencji.

Słowa kluczowe

EN

HSVD; Hankel matrix; singular value decomposition; MRS preprocessing techniques

PL

HSVD; macierz Hankela; rozkład macierzy według wartości osobliwych; przetwarzanie wstępne sygnału MRS

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 6
• Strony: 354--357
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wykr.

Twórcy

autor

Staniszewski M.

• Institute of Informatics, Silesian University of Technology Akademicka Street 16, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Polański A.

• Institute of Informatics, Silesian University of Technology Akademicka Street 16, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Gunther H.: NMR SPECTROSCOPY Basic Principles, Concepts, and Applications in Chemistry. John Willey Sons, XIII-XIV, 1992.
• [2] Jiru F.: Introduction to post-processing techniques. European Journal of Radiology, vol. 67, pp. 202–217, 2008.
• [3] Pijnappel W. W. F., Van Den Boogaart A., de Beer R. and Van Ormondt D.: SVD-Based Quantification of Magnetic Resonance Signals. Journal of Magnetic Resonance, vol. 97, pp. 122-134, 1992.
• [4] Cadzow J. A.: Signal Enhancement – A Composite Property Mapping Algorithm. IEEE Transactions on Acoustic Speech and Signal Processing vol. 36, pp. 49 – 62, 1988.
• [5] Chen L., Weng Z., Goh L., Garland M.: An efficient algorithm for automatic phase correction of NMR spectra based on entropy minimization. Journal of Magnetic Resonance vol. 158, pp. 164–168, 2002.
• [6] Klose U.: In vivo proton spectroscopy in presence of eddy currents, Magn. Reson. Med., vol. 14, pp. 26–30, 1990.
• [7] Vanhamme L., Fierro R., Van Huffel S., de Beer R.: Fast removal of residual water in proton spectra. Journal of Magnetic Resonance, vol. 132(2), pp. 197-203, 1997.