一种基于三维稳态自由进动的磁共振成像测温方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三维稳态自由进动的磁共振成像测温方法，它包括以下步骤：１）在初始温度Ｔ↓［ｂ］时，确定三维稳态自由进动序列的重复时间Ｔ↓［Ｒ］，温度系数ａ、ｂ，大翻转角α↓［１］和小翻转角α↓［２］；２）采集待测组织的图像Ｉ↓［ｂ，１］和Ｉ↓［ｂ，２］；得到待测组织在所述初始温度Ｔ↓［ｂ］时的叠加图像Ｉ↓［ｂ］＝Ｉ↓［ｂ，１］＋Ｉ↓［ｂ，２］；３）在待测温度Ｔ↓［ｈ］时，在步骤１）所确定的温度系数α↓［１］，重复时间Ｔ↓［Ｒ］的条件下采集待测组织的图像Ｉ↓［ｈ，１］；之后在温度系数为α↓［２］，重复时间Ｔ↓［Ｒ］的条件下采集到所述待测组织的图像Ｉ↓［ｈ，２］；得到待测组织所述待测温度Ｔ↓［ｈ］时的图像Ｉ↓［ｈ］＝Ｉ↓［ｈ，１］＋Ｉ↓［ｈ，２］；４）叠加出标准化图像Ｉ↓［Ｎ］＝Ｉ↓［ｈ］／Ｉ↓［ｂ］；５）根据公式Ⅰ↓［ΔＴ］＝ａ＋ｂＩ↓［Ｎ］，算出所述待测组织的温度图像Ｉ↓［ΔＴ］，所述温度图像Ｉ↓［ΔＴ］上的每一点的值即是待测组织在该点的ΔＴ；６）求得该待测组织的待测温度Ｔ↓［ｈ］＝Ｔ↓［ｂ］＋ΔＴ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物组织测温方法，特别是涉及一种基于三维稳态自由进动 的磁共振成像测温方法。
技术介绍
肿瘤热疗技术如射频消融(RFA)，高强度聚焦超声(HIFU)等技术，已成为非常具有前景的肿瘤治疗方法。治疗区域组织温度分布是直接决定热疗效果的重要参 数，实时准确的进行深部无创测温是目前制约肿瘤热疗进一步发展的一项关键技 术。近年来利用磁共振成像(MRI)进行无创测温，正受到越来越多的重视。因为在 磁共振系统中的磁场的作用下，组织温度的变化会引起组织的水分子中质子的共 振频率、组织平衡磁化强度M。和组织纵向弛豫特性参数L等发生改变，因此利用磁共振测得的这些组织性质就能得到组织的温度图像，由此实现对组织空间温度 分布及变化的监测。由磁共振成像测温方法获取的温度图像的时间分辨率和测温精度与磁共振成 像测温所选择的成像序列有很大关系。目前，在利用磁共振成像测温时可以采用 自旋回波序列(spin-echo，简称SE)、稳态梯度回波序列(gradient recalled acquisition in the steady state,简称GRASS)、破坏梯度回波序列(spoiled gradient recalled echo,简称SPGR)以及三维稳态自由进动序列(3D steady-state free-precession,简称3D-SSFP)等多种序列。其中，自旋回波序 列是作组织的纵向弛豫特性参数L加权成像的常规序列，此种序列对静态磁场的 不均匀性带来的影响不敏感，但成像速度比较慢；稳态梯度回波序列由于可进行 小角度激发，因此其成像速度稍快，但是此种序列对静态磁场不均匀度带来的影 响比较敏感，而且小角度激发产生的信噪比较低；破坏梯度回波序列的成像速度 虽然比较快，但是仍然受磁场均匀度的影响较大，上述这三种序列各有利弊，而 且都存在测温精度不高的缺陷。上面所提到的3D-SSFP序列测温精度最高，且具 有成像速度快、单位时间信噪比(signal to noise ration,简称SNR)高、运动伪 影小等优点，近年来在磁共振成像测温中被广泛采用。采用基于3D-SSFP序列的磁共振成像对待测组织进行测温原理为生物组织 的纵向弛豫特性参数L和横向弛豫特性参数T2为组织的特性参数，首先根据待测组织的纵向弛豫特性参数L和横向弛豫特性参数L确定3D-SSFP序列的重复时间 TR。在3D-SSFP序列中重复时间L一般小于10ms的范围内取值，大多数生物组织 中当L处在上述范围内时均满足7^《7;， 72的条件。由3D-SSFP序列成像原理可 知，在一定的反转角"下，可以采集到待测组织的二维图像I。图像I上单点的值可以表示为对应于待测组织上的该点的稳态信号强度s(r)。组织的稳态信号强度 s(r)以组织的温度T为变量，满足以下公式-z C1J其中，M。 (T)是组织平衡磁化强度，纵向弛豫特性参数L(T)以T为变量。根据(1) 式，求出待测温度Th下待测组织的稳态信号强度&和初始温度Tb下的待测组织的 稳态信号强度&。将标准化稳态信号强度Sw定义为由于在37。C 8(TC范围内，标准化信号&与组织的温度变化AT有很好的线 性关系，即Ar = a+^ (3)其中系数a和b的值与待测组织测温时所选用的如下参数有关激励翻转角"、 重复时间TR、纵向弛豫特性参数L在初始温度Tb下的初始值Lb和横向弛豫特性参 数T2。系数a、 b可以根据以上参数通过拟合的方法得到，如最小二乘法，这样可 利用(3)式计算出该待测组织的温度变化AT。求温度变化AT的具体原理为基于3D-SSFP序列的磁共振成像在一定的反转 角a下，可以采集到待测组织的二维图像I。图像I上单点的值可以表示为对应于 待测组织上的该点的稳态信号强度S(T)。因此假设在待测组织在初始温度7;和待 测温度 ;时，获得的基于3D-SSFP序列的磁共振图像分别为A和^，根据(2)式 可知有WA (4)再根据(3)式可知有/Ar=a + Ww (。其中/^为待测组织的温度变化图像，即图像/^上的每一点代表上述待侧组织的该 点对应的温度变化AT值。在得到温度变化AT后，由于初始温度Tb已知，就可求 得该待测组织的待测温度Th=Tb+AT。因此可根据基于3D-SSFP磁共振采集到的图 像I，实现对组织的温度的监测。3D-SSFP序列对于主磁场的均匀度和稳定性却非常敏感，因此在磁场均匀性不搞或不稳定，特别是永磁磁共振成像系统中的永磁体的固有特性导致其产生的磁 场的均匀度不很高，而且此磁场会由于环境温度变化或器件升温等而改变其磁场均匀性。因此当采用3D-SSFP序列成像，特别是在永磁磁共振系统上成像时，磁 共振成像系统中磁场的变化会对由3D-SSFP序列获得的图像产生很大干扰，特别 是在手术时间较长，成像区域较大的情况下。目前尚无有效解决方案。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种在基于3D-SSFP序列的磁共振成像 测温中可以有效降低磁场不均匀性带来的影响，实现对待测组织温度进行有效监 测的基于三维稳态自由进动的磁共振成像测温方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 一种基于三维稳态自由进动的 磁共振成像测温方法，它包括以下步骤1)在初始温度7;时，确定三维稳态自由 进动序列的重复时间TV，温度系数a、b，大翻转角",和小翻转角^; 2)在步骤1)所确定的温度系数",，重复时间r,的条件下采集待测组织的图像；,；之后在温度 系数为《2，重复时间r,的条件下采集到待测组织的图像/^;得到待测组织在所述 初始温度7;时的叠加图像/6 = ;1 + ;2; 3)在待测温度 ;时，在步骤i)所确定的温度系数",，重复时间r,的条件下采集待测组织的图像/^ ;之后在温度系数为《2 ，重复时间；的条件下采集到所述待测组织的图像/w ;得到待测组织所述待测温度 7;时的图像八=/A, +《2; 4 )叠加出标准化图像/w = /A //6 ; 5 )根据公式/Ar = a + 6/w ，算出所述待测组织的温度图像/^，所述温度图像/^上的每一点的值即是待测组织在该点的AT; 6)求得该待测组织的待测温度T^Tb+AT。所述步骤1)中大翻转角^和小翻转角A的组合是利用激励翻转角a 、重复 时间TR、纵向弛豫特性参数L在初始温度Tb下的初始值Tib和横向弛豫特性参数 T2在使所述待测组织的稳态信号的频谱平稳的原则下确定。所述步骤1)中大翻转角",处于55。 80°之间，所述小翻转角^处于6。16°之间。所述重复时间L满足r, <<7;,72 ，其中L为所述待测组织的纵向弛豫特性参数，T2为所述待测组织的横向弛豫特性参数时间。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术由于在同一温度 下，分别采用大翻转角^和小翻转角"2获取基于3D-SSFP序列的磁共振图像后， 再将这两个图像叠加，这样就可以有效减少磁共振系统中的磁场不均匀给磁共振 成像带来的影响，提高了磁共振成像测温的稳定性。2、本专利技术在基于3D-SSFP序 列的磁共振成像采用小翻转角《2获得待测组织的图像时，通过采集该待测组织的低频部分的信号，在减少基于3D-SSFP序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维稳态自由进动的磁共振成像测温方法，它包括以下步骤：　１）在初始温度Ｔ↓［ｂ］时，确定三维稳态自由进动序列的重复时间Ｔ↓［Ｒ］，温度系数ａ、ｂ，大翻转角α↓［１］和小翻转角α↓［２］；　２）在步骤１）所确定的温度系数α↓［１］，重复时间Ｔ↓［Ｒ］的条件下采集待测组织的图像Ｉ↓［ｂ，１］；之后在温度系数为α↓［２］，重复时间Ｔ↓［Ｒ］的条件下采集到待测组织的图像Ｉ↓［ｂ，２］；得到待测组织在所述初始温度Ｔ↓［ｂ］时的叠加图像Ｉ↓［ｂ］＝Ｉ↓［ｂ，１］＋Ｉ↓［ｂ，２］；　３）在待测温度Ｔ↓［ｈ］时，在步骤１）所确定的温度系数α↓［１］，重复时间Ｔ↓［Ｒ］的条件下采集待测组织的图像Ｉ↓［ｈ，１］；之后在温度系数为α↓［２］，重复时间Ｔ↓［Ｒ］的条件下采集到所述待测组织的图像Ｉ↓［ｈ，２］；得到待测组织所述待测温度Ｔ↓［ｈ］时的图像Ｉ↓［ｈ］＝Ｉ↓［ｈ，１］＋Ｉ↓［ｈ，２］；　４）叠加出标准化图像Ｉ↓［Ｎ］＝Ｉ↓［ｈ］／Ｉ↓［ｂ］；　５）根据公式Ｉ↓［ΔＴ］＝ａ＋ｂＩ↓［Ｎ］，算出所述待测组织的温度图像Ｉ↓［ΔＴ］，所述温度图像Ｉ↓［ΔＴ］上的每一点的值即是待测组织在该点的ΔＴ；　６）求得该待测组织的待测温度Ｔ↓［ｈ］＝Ｔ↓［ｂ］＋ΔＴ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，许丹，
申请(专利权)人：新奥博为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：13[]