本发明专利技术提供一种混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法，采用CT/MR混合影像模态建立个性化人体组织介电特性电磁模型。具体包括获取人体部位的CT图像和MR图像，建立各个组织的3D模型，将3D模型融合从而建立3D数值模型，对其中各个组织的颜色、比例和位移属性进行设置以及电磁参数和密度进行赋值。并提供相关的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型及其应用。本发明专利技术的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法设计巧妙，简单易操作，通过该方法建立的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型建模精准，可以获得更加精确的local SAR值分布，可以促进其临床应用，充分发挥其临床诊断优势，适于大规模推广应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物电磁
，特别涉及人体组织介电特性电磁模型
，具体是指一种混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型及其建立方法和应用。
技术介绍
研究电磁场与人体组织相互作用机制和作用效应，是生物医学工程领域非常重要的研究内容之一。例如，在磁共振成像系统中，射频(Radio Frequency，RF)线圈与人体之间存在复杂的相互电磁影响，而人体数值电磁模型在非电离电磁场与人体组织相互作用的研究中有着超过30年的广泛应用(Hand JW.Modelling the interaction of electromagnetic fields(10MHz-10GHz)with the human body：methods and applications[J].Physics in medicine and biology，2008，53(16)：243-286)。它们在磁共振(MR)尤其是磁共振RF场中的人体内部的电磁行为的研究中有着重要的应用。此外，RF电磁场所发射的能量，被受检者体内的氢核接收后，部分被人体组织吸收，可能引起热损伤，带来安全问题。通常，国际上采用特定射频能量比吸收率(Specific Absorption Rate，SAR，W/Kg)来衡量人体对射频能量的吸收情况，并设定相应的阈值作为安全标准。根据已经提出的标准，SAR值被分为全身比吸收率(Whole-body SAR)、部分身体比吸收率(Partial body SAR)和局部比吸收率(Local SAR)(IEC 60601-2-33Ed.3，Particular Requirements for the Basic Safety and Essential Performance of Magnetic Resonance Equipment for Medical Diagnosis[S].International Electrotechnical Commission，Geneva，2010)。其中whole-body SAR值或partial body SAR值，是指较大范围内人体组织吸收的射频能量功率的平均值，而local SAR值则是指在一个定义的时间内在任何10克或1克的组织中的射频能量沉积(Guidance for industry and FDA staff：criteria for significant risk investigations of magnetic
resonance diagnostic devices[J].Food U，Administration D，Washington DC，2003)，不能直接介入人体内进行测量。因此，在相关的调查研究中通常会使用数值电磁模型进行local SAR值的研究(Nitz WR，Brinker G，Diehl D，et al.Specific absorption rate as a poor indicator of magnetic resonance-related implant heating[J].Investigative radiology，2005，40(12)：773-776)。近年来的相关研究中已经提出了各种各样的介电特性电磁模型，这些模型在模型分辨率和分割的组织类型数量上覆盖范围广泛。例如，由四个全身解剖模型(34岁男性，26岁女性，11岁女性，6岁的男性)组成的虚拟家庭(Virtual Family)模型(Christ A，Kainz W，Hahn EG，et al.The Virtual Family--development of surface-based anatomical models of two adults and two children for dosimetric simulations[J].Physics in medicine and biology，2010，55(2)：N23-38)，这个模型被广泛的应用于仿真研究中(Liu Y，Li D，Min X，et al.Evaluation of Electromagnetic Field Distributions under 1.5T MRI Scanning Within Human Models of a Virtual Family[J].Computing in Cardiology，2014，41：117-120；Szczerba D，Neufeld E，Zefferer M，et al.Unstructured mesh generation from the Virtual Family models for whole body biomedical simulations[J].Procedia Computer Science，2010，1(1)：837-844；Wolf S，Diehl D，Gebhardt M，et al.SAR simulations for high-field MRI：how much detail，effort，and accuracy is needed？[J].Magnetic resonance in medicine：official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine/Society of Magnetic Resonance in Medicine，2013，69(4)：1157-1168)；同时还有由Dimbylow P提出的包含大约900万像素点使用分辨率为2毫米的人体体模同时分割了37种组织类型的诺曼(NORMAN)模型(Dimbylow P.FDTD calculations of the whole-body averaged SAR in an anatomically realistic voxel model of the human body from 1MHz to 1GHz[J].Physics in medicine and biology，1997，42(3)：479)等等。由于不同病人个体的形状(主要由于几何形状)对电磁场在体内的分布影响很大，致使local SAR值的分布变化较大(Liu W，Collins C，Smith M.Calculations ofB 1 distribution，specific energy absorption rate，and intrinsic signal-to-noise ratio for a body-size birdcage coil loaded with different human subjects at 64and 128MHz[J].Applied magnetic resonance，2005，29(1)：5-18；Wolf S，Diehl D，Gebhardt M，et al.SAR
simulations for high-field MRI：how much 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法，其特征在于，采用CT/MR混合影像模态建立个性化人体组织介电特性电磁模型。
【技术特征摘要】
1.一种混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法，其特征在于，采用CT/MR混合影像模态建立个性化人体组织介电特性电磁模型。2.如权利要求1所述的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法，其特征在于，所述的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法具体包括以下步骤：(1)获取人体部位的CT图像和MR图像；(2)使用所述CT图像和所述MR图像建立所述人体部位的各个组织的STL格式的3D模型；(3)将使用所述CT图像建立的所述3D模型和使用所述MR图像建立的所述3D模型融合从而建立STL格式的3D数值模型；(4)对所述的STL格式的3D数值模型中各个组织的颜色、比例和位移属性进行设置得到个性化数值模型；(5)对所述个性化数值模型中所述各个组织的电磁参数和密度进行赋值，从而获得所述的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型。3.如权利要求2所述的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下具体步骤：对所述人体部位进行扫描得到CT扫描图像和MR扫描图像，从所述CT扫描图像和所述MR扫描图像中筛选出组织层层对应的所述CT扫描图像和所述MR扫描图像，从而获取所述CT图像和所述MR图像。4.如权利要求2所述的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的建立方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下具体步骤：使用所述CT图像分割所述各个组织的一部分组织，使用所述MR图像分割所述各个组织的其它组织，然后重建所述各个组织的3D图像，进而获得所述各个组织的STL格式的3D模型。5.如权利要求4所述的混合模态个性化人体组织介电特性电磁模型的...
【专利技术属性】
技术研发人员：何钧，张松涛，汤洪明，
申请(专利权)人：上海辰光医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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