(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210904870.6 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 安徽医科 大学 地址 230032 安徽省合肥市蜀山区梅 山路 81号 (72)发明人 王常青　李小犇　王金洋　马梦园　 范状状　 (74)专利代理 机构 北京科亿知识产权代理事务 所(普通合伙) 11350 专利代理师 赵蕊红 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06V 10/28(2022.01) G06K 9/00(2022.01) (54)发明名称 一种脂肪肝组织的磁共 振信号仿真方法 (57)摘要 一种脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,通 过5个步骤 得到质子密度脂肪分数PDFF和有效横 向弛豫率参数 该脂肪肝组织的磁共振信号 仿真方法产生的有益效果有： 对不同脂肪分数的 脂肪肝组织三维仿真模型， 通过仿真即可得到与 脂肪分数对应的PDFF和 预测值， 从而能够建 立脂肪分数和 参数两者间校正关系。 同时可 通过调整脂肪肝组织三维仿真模型中的诸多参 数(磁场强度等)， 便可在不同场景 下校正脂肪 对 参数的影响。 该脂肪肝组织的磁共振信号仿 真方法通过脂肪分数与 参数的相关关系， 能 够提高肝脏 铁和肝脏 脂肪量化精度。 权利要求书3页 说明书12页 附图7页 CN 115270468 A 2022.11.01 CN 115270468 A 1.一种脂肪肝组织的磁共 振信号仿真方法,其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤(1)、 根据肝脏活检样本和脂肪滴三维形态学分布构建具有不同脂肪分数的脂肪 肝组织三维仿真模型， 然后设定 脂肪肝组织 三维仿真模型的模型参数， 进入步骤(2)； 步骤(2)、 仿真主磁场作用于脂肪肝组织三维仿真模型， 生成不均匀磁场， 进入步骤 (3)； 步骤(3)、 将仿真质子放入脂肪肝组织三维仿真模型中， 对每个仿真质子的相位累积， 进入步骤(4)； 步骤(4)、 将脂肪肝组织三维仿真模型的所有仿真质子的水信号和脂肪信号进行合成， 然后叠加得到磁共 振信号； 步骤(5)、 对步骤(4)得到的磁共振信号分析及计算得到质子密度脂肪分数PDFF和有效 横向弛豫率 参数 2.根据权利要求1所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 所述步骤 (2)具体是在仿 真主磁场作用下， 所述脂肪肝组织三 维仿真模型的仿 真脂肪滴生成偶极场， 将所有的仿真脂肪滴的偶极场叠加， 得到不均匀磁场。 3.根据权利要求2所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 每个仿真脂 肪滴在脂肪肝组织 三维仿真模型内不同位置的偶极场由式( Ⅰ)得到： 其中， ΔB为不均匀磁场， B0为仿真主磁场的强度， χL为脂肪磁敏感系数， R为仿真脂肪滴 的半径， r为脂肪肝组织三维仿真模型内观测点到仿真脂肪滴质心的距离， θ为仿真脂肪滴 的质心与观测点之间的连线与仿真主磁场方向的夹角。 4.根据权利要求3所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 在所述步骤 (3)中， 仿真质子在脂肪肝组织 三维仿真模型的初始位置由计算机软件随机生成； 所述仿真质子在脂肪肝组织三维仿真模型的运动为各向同性的高斯扩散， 平均绝对位 移为 其中D为仿真质子扩散系数， δ 为仿真质子运动时间 间隔。 5.根据权利要求4所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 将初始位置 在仿真脂肪滴外部的仿 真质子定义为水中仿 真质子， 所述水中仿 真质子扩散系数D设置为а μm2/ms， 且0.1 μm2/ms＜ а ≤2 μm2/ms； 将初始位置在仿真脂肪滴内部的仿真质子定义为仿真脂肪滴中仿真质子， 所述仿真脂 肪滴中仿真质子为扩散系数D设置为0 μm2/ms； 所述水中仿真质子在脂肪肝组织三维仿真模型内运动时， 如果所述水中仿真质子接触 到脂肪肝组织三 维仿真模型的边界， 按照对称原理使 所述水中仿真质子从脂肪肝组织三 维 仿真模型的另一侧边界对称点 射入脂肪肝组织 三维仿真模型的内部； 如果所述水中仿真质子穿透仿真脂肪滴， 将所述水中仿真质子移动至仿真脂肪滴表面 与所述水中仿真质子的运动路径相交的点。 6.根据权利要求5所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 在所述步骤 (3)中， 每 个仿真质子在t时刻的相位累积由式( Ⅱ)计算得到，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270468 A 2其中， γ为磁旋比常数2.675 ×108rad·s‑1·T‑1， i为仿真质子的步数， p(i)为仿真质子 在第i步时的位置坐标， t为仿真质子运动的时间。 7.根据权利要求6所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 所述步骤 (4)具体为将脂肪肝组织三维仿真模型中， 所有所述水中仿真质子的水信号和所述仿真脂 肪滴中仿真质子的脂肪信号进行叠加， 得到磁共 振信号； 所述水中仿真质子的水信号Sw由式(Ⅲ)得到， 所述仿真脂肪滴中仿真质子的脂肪信号 Sf由式(Ⅳ)得到； 其中， S(0)为初始信号值， R20为肝脏横向弛豫率的经验值， P为脂肪光谱波峰的个数， αp 为脂肪信号的相 对幅值， fF,p为脂肪信号相 对于水的光谱波峰的多个光谱波峰的频率， p为 光谱波峰的序号； 所述磁共 振信号由式( Ⅴ)得到； S(t)＝Sw(t)+Sf(t)        式(Ⅴ)。 8.根据权利要求7所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 采用自旋回 波序列， 给定仿真主磁场的强度B0， 设定不同的回波时间， 得到不同回波时间的磁共振信 号。 9.根据权利要求8所述的脂肪肝组织的磁共振信号仿真方法,其特征在于： 所述步骤 (5)包括有： 步骤5.1、 对步骤(4)得到的磁共振信号S(t)， 使用化学位移编码成像信号模型进行曲 线拟合， 得到ρw, ρf和 参数的预测值， 其中化学位移编码成像信号模型由式(VI)表示； 其中， ρw为水信号的幅值， ρf为脂肪信号的幅值， φ0为初始相位， fB为由磁场不均匀引起 的频率偏移； 步骤5.2、 根据步骤5.1得到的ρw, ρf和式(Ⅶ)得到PDFF，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270468 A 3