使用磁共振成像的对细胞内电导率的测量制造技术

本文公开了一种医学成像方法。所述方法包括：接收(200)针对第一射频值的第一电特性断层摄影电导率图(122)，接收(202)第二电特性断层摄影电导率图(124)，使用所述第一电特性断层摄影电导率图和所述第二电特性断层摄影电导率图来计算(204)低频电导率图(126)，通过对所述多b扩散加权磁共振成像信号谱图执行两项指数模型的优化，计算(208)细胞内体积图(130)和细胞外体积图(131)，通过执行细胞内体积图逐体素除以以下项来计算(210)细胞内体积分数图(132)：细胞外体积图加细胞内体积图的逐体素和，并且通过执行中间图逐体素除以细胞内体积分数图来计算(212)细胞内电导率图(134)。积分数图来计算(212)细胞内电导率图(134)。积分数图来计算(212)细胞内电导率图(134)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用磁共振成像的对细胞内电导率的测量


[0001]本专利技术涉及磁共振成像，尤其涉及电特性断层摄影。

技术介绍

[0002]作为用于生成患者体内的图像的流程的一部分，磁共振成像(MRI)扫描器使用大的静态磁场以使原子的核自旋对齐。该大的静磁场被称为B0场或主磁场。可以使用MRI在空间上测量对象的各种量或属性。例如，在称为电特性断层摄影(EPT)的技术中，测量的B1场的失真可用于重建对象的电特性，例如空间相关的电导率图。
[0003]Sajib等人的期刊文章"Electrodeless conductivity tensor imaging(CTI)using MRI:basic theory and animal experiments,"Biomedical Engineering Letters,2018年4月25日,8(3):273
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282,DOI:10.1007/s13534
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018
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0066
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3公开了一种无电极的电导张量成像(CTI)方法，利用B1图来恢复受细胞外和细胞内空间两者内的成分影响的高频各向同性电导率图像。然后利用多b扩散加权成像来提取细胞外空间的影响并且并入其方向结构特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术在独立权利要求中提供了一种磁共振成像系统、一种计算机程序产品和一种方法。
[0005]实施例可以提供更准确的测量空间相关的细胞内电导率的方法。这可以通过在不同的射频值下进行多个电特性断层摄影测量来实现。自旋(氢质子)进动的射频(拉莫尔频率)由B0磁场强度决定。因此，例如可以通过在不同的B0场中进行多次EPT测量来实现在多个射频值处的测量。使用来自两个不同射频值的电特性断层摄影电导率图使得能够计算出近似的低频电导率图。如本文所公开的，这继而使得能够单独计算空间相关的细胞内电导率和空间相关的细胞外电导率。
[0006]本专利技术在独立权利要求中提供了一种医学系统、一种方法以及一种计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。
[0007]在一个方面中，本专利技术提供了一种医学系统，其包括存储机器可执行指令的存储器。所述医学系统还包括被配置用于控制所述医学系统的计算系统。
[0008]机器可执行指令的运行使计算系统接收描述对象的感兴趣区域的第一电特性断层摄影电导率图。所述第一电特性断层摄影电导率图是针对第一射频值的。电导率可以作为频率的函数来测量。第一电特性断层摄影电导率图是针对射频频谱中的第一频率制作的。
[0009]所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统接收描述对象的感兴趣区域的第二电特性断层摄影电导率图。所述第二电特性断层摄影电导率图是针对第二射频值的或者是在第二射频值处测量的。所述第一电特性断层摄影电导率图被配准到所述第二电特性断层摄影电导率图。所述配准例如可以是在空间上将一个电导率图的体素与另一个电导率图
的体素相关的图。
[0010]所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统使用所述第一电特性断层摄影电导率图和所述第二电特性断层摄影电导率图来计算低频电导率图。了解两个射频值处的电导率使得能够合理估计低频电导率图。
[0011]所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统接收多b扩散加权磁共振成像信号谱图。所述多b扩散加权磁共振成像信号谱图被配准到所述第一电特性断层摄影电导率图或所述第二电特性断层摄影电导率图。所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统通过对所述多b扩散加权磁共振成像信号谱执行两项指数模型的优化来计算细胞内体积图和细胞外体积图。
[0012]所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统通过执行细胞内体积图逐体素除以以下项来计算细胞内体积分数图：细胞外体积图与细胞内体积图的逐体素和。如本文所用的术语逐体素意味着这些各种的数学函数在两个体素之间执行。例如，可以通过使用第一电特性断层摄影电导率图和第二电特性断层摄影电导率图之间的空间配准来确定使用哪两个体素。
[0013]所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统通过执行中间图逐体素除以细胞内体积分数图来计算细胞内电导率图。中间图是所选择的射频电导率图与低频电导率图的逐体素差异。所选择的射频电导率图是第一电特性断层摄影电导率图和第二电特性断层摄影电导率图中的一种。
[0014]例如，术语低频图可以针对大约100Hz与300kHz之间的频率。
[0015]该实施例可能是有益的，因为它能够计算细胞内电导率图。这是细胞内的电导率。这可能是有益的，因为它可以提供对细胞状态或病理学的洞悉。
[0016]在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统通过执行细胞外体积图逐体素除以以下项来计算细胞内体积分数图：细胞外体积图加细胞内体积图的逐体素和。所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统通过执行低频电导率图逐体素除以细胞外体积分数图来计算细胞外电导率图。具有细胞外电导率图也可能是有益的，因为它可以提供将对象的区域分类为具有特定病理的手段。例如，电导率可能会随着钠含量的增加而增加。例如，这可能有助于帮助医师检测肿瘤或其他组织类型。
[0017]在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统呈现细胞内电导率图。细胞内电导率图可以例如与另一幅磁共振图像相邻呈现，或者它也可以叠加在不同的磁共振图像上。这可以帮助医师或其他用户解读磁共振图像或数据。
[0018]在另一实施例中，细胞内电导率图被呈现为磁共振图像上的叠加图。所述细胞内电导率图被配准到所述磁共振图像。
[0019]在另一实施例中，使用第一电特性断层摄影电导率图和第二电特性断层摄影电导率图来计算低频电导率图被执行为根据Cole
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Cole模型的外推。使用Cole
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Cole模型可能很有用，因为在使用双指数表示的射频范围内，电导率基本上是线性值加上常数。然后在两个频率处测量电导率图能够准确估计低频电导率图。
[0020]在另一实施例中，对多b扩散加权磁共振成像信号谱图的两项指数模型的优化还提供了细胞内扩散常数图和细胞外常数图。电导率和扩散的组合提供了关于对象的病理学的更多信息。
[0021]所述机器可执行指令的运行还使所述计算执行以下操作中的任一项：使用细胞内电导率图和细胞内扩散常数图来计算细胞内离子浓度图；使用细胞外电导率图和细胞外扩散常数图来计算细胞外离子浓度图；以及其组合。
[0022]在另一实施例中，使用以下中任何一种来对细胞内离子浓度图和/或细胞外离子浓度图进行温度校正：对象的恒定体温和感兴趣区域的磁共振测温温度图。在许多情况下，对象的体温将相对恒定和稳定。在这种情况下，可以假设对象的温度或者可以测量对象的温度的测量值并且可以使用它。
[0023]在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统接收描述感兴趣区域的针对匹配第一射频值的第一质子共振频率的第一电特性断层摄影k空间数据。所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种医学系统(100、300、400)，包括：存储器(110)，其存储机器可执行指令(120)；计算系统(106)，其被配置用于控制所述医学系统，其中，所述机器可执行指令的运行使所述计算系统：接收(200)描述对象(318)的感兴趣区域(309)的第一电特性断层摄影电导率图(122)，其中，所述第一电特性断层摄影电导率图是针对第一射频值的，接收(202)描述所述对象的所述感兴趣区域的第二电特性断层摄影电导率图(124)，其中，所述第二电特性断层摄影电导率图是针对第二射频值的，其中，所述第一电特性断层摄影电导率图被配准到所述第二电特性断层摄影电导率图；使用所述第一电特性断层摄影电导率图和所述第二电特性断层摄影电导率图来计算(204)低频电导率图(126)；接收(206)多b扩散加权磁共振成像信号谱图(128)，其中，所述多b扩散加权磁共振成像信号谱图被配准到所述第一电特性断层摄影电导率图或所述第二电特性断层摄影电导率图；通过对所述多b扩散加权磁共振成像信号谱图执行两项指数模型的优化来计算(208)细胞内体积图(130)和细胞外体积图(131)；通过执行所述细胞内体积图逐体素除以以下项来计算(210)细胞内体积分数图(132)：所述细胞外体积图加所述细胞内体积图的逐体素和；并且通过执行中间图逐体素除以所述细胞内体积分数图来计算(212)细胞内电导率图(134)，其中，所述中间图是所选择的射频电导率图与所述低频电导率图的逐体素差异，其中，所选择的射频电导率图是所述第一电特性断层摄影电导率图和所述第二电特性断层摄影电导率图中的一项。2.根据权利要求1所述的医学系统，其中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统：通过执行所述细胞内体积图逐体素除以以下项来计算(214)细胞外体积分数图(136)：所述细胞外体积图加所述细胞内体积图的逐体素和；并且通过执行所述低频电导率图逐体素除以所述细胞外体积分数图来计算(216)细胞外电导率图(138)。3.根据权利要求1或2所述的医学系统，其中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统呈现所述细胞内电导率图。4.根据权利要求3所述的医学系统，其中，所述细胞内电导率图被呈现为磁共振图像上的叠加，其中，所述细胞内电导率图被配准到所述磁共振图像。5.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，使用所述第一电特性断层摄影电导率图和所述第二电特性断层摄影电导率图来计算所述低频电导率图被执行为根据Cole
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Cole模型的外推。6.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，对所述多b扩散加权磁共振成像信号谱图的所述两项指数模型的所述优化还提供细胞内扩散常数图和细胞外扩散常数图，其中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统执行以下操作中的任一项：
使用所述细胞内电导率图和所述细胞内扩散常数图来计算细胞内离子浓度图；使用所述细胞外电导率图和所述细胞外扩散常数图来计算细胞外离子浓度图；以及其组合。7.根据权利要求6所述的医学系统，其中，使用以下各项中的任一项来对所述细胞内离子浓度图和/或所述细胞间离子浓度图进行温度校正：所述对象的恒定体温和所述感兴趣区域的磁共振测温温度图。8.根据前述权利要求中的任一项所述的医学系统，其中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统：接收描述所述感兴趣区域的针对与所述第一射频值相匹配的第一质子共振频率的第一电特性断层摄影k空间数据(336)；接收描述所述感兴趣区域的针对与所述第二射频值相匹配的第二质子共振频率的第二电特性断层摄影k空间数据(338)；接收描述所述感兴趣区域的具有所述第一质子共振频率或所述第二质子共振频率的多b扩散加权k空间数据(340)；根据所述第一电特性断层摄影k空间数据来重建所述第一电特性断层摄影电导率图；根据所述第二电特性断层摄影k空间数据来重建所述第二电特性断层摄影电导率图；并且根据所述多b扩散加权k空间数据来重建所述多b扩散加权磁共振成像信号谱图。9.根据权利要求7所述的医学系统，其中，所述机器可执行指令的运行还使所述计算系统将所述第一电特性断层摄影电导率图、所述第二电特性断层摄影电导率图和所述多b扩散加权磁共振成像信号谱图彼此配准。10.根据权利要求8所述的医学系统，其中，所述医学系统还包括磁共振成像系统(302、202
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、302”)，所述磁共振成像系统被配置用于采集针对至少两个不同的B0磁场值的k空间数据，其中，所述至少两个不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：U，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：