專利名稱：加速磁共振溫度成像的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像(MRI， Magnetic Resonance Imaging)技術(shù)，特別是涉及一種加 速磁共振(MR， Magnetic Resonance)溫度成像的方法和一種相應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
MR監(jiān)控的高強度聚焦超聲(HIFU， High Intensity Focused Ultrasound)治療系統(tǒng)中，HIFU 換能器，即HIFU治療頭，在治療水中向人體發(fā)射聚焦的超聲波，使病人體內(nèi)需要治療的部 分局部溫度增高，達到治療效果。MR溫度成像存在三個固有問題時間平均效應(yīng)、時間分辨率和空間平均效應(yīng)。在設(shè)計 MR溫度成像的加速方案時需要充分考慮這些問題。通常，獲取K空間的數(shù)據(jù)需要很長的時間，即使只獲取一幅圖像，也需要大約幾秒鐘。 在采集過程中，加熱焦點附近的溫度是連續(xù)變化的，那么，在采集K空間數(shù)據(jù)的不同點的過 程中溫度是變化的。從重建圖像中得出的最終的溫度是釆集過程中所有實際溫度的近似，這 被稱為時間平均效應(yīng)。圖1是時間平均效應(yīng)的示意圖。圖1中的圓點是從重建圖像中測量的 溫度值，曲線是在一幅圖像的采集時間內(nèi)溫度變化的曲線。通常測量值更接近于在K空間的 中心采集的值。為了改善空間分辨率，同時保持FOV尺寸，需要更多的相位編碼步驟，從而需要更長的 時間采集所有K空間數(shù)據(jù)。時間分辨率定義為采集兩個連續(xù)的K空間中心的時間跨度的倒數(shù)， 單個K空間的采集時間越長，時間分辨率越差，這將很難捕捉到溫度的快速變化。圖2是時 間分辨率對捕捉溫度變化的影響。圖2中的曲線表示溫度變化，圓點表示采樣點。如圖2所 示，左圖中的時間分辨率較低，可見由于時間分辨率比較低，峰值溫度的數(shù)據(jù)被丟失了，右 圖中的時間分辨率較高，采集到了峰值溫度。每個MR圖像的像素代表物體的一定尺寸的體素。像素的信號是相應(yīng)體素內(nèi)多個微小信 號的和或積分。在熱切除術(shù)中，如果單個體素的尺寸大到接近加熱焦點的尺寸，溫度的空間 梯度比較顯著，將導(dǎo)致相位消除，從而導(dǎo)致測量溫度失真。圖3是空間平均效應(yīng)的示意圖。圖3中左圖為焦點所在的體素，箭頭所指為焦點；中圖為重建圖像中焦點所對應(yīng)像素的信號；右圖為焦點的實際信號。如圖3所示，由于像素尺寸只比超聲波的焦點尺寸稍大，則重建圖像中對應(yīng)像素的信號與超聲焦點的實際信號相差比較大?？臻g分辨率定義為體素尺寸的倒數(shù)。 需要改善準確的溫度成像的空間分辨率。一般來說，時間分辨率和空間分辨率是一對矛盾，無法同時改善時間分辨率和空間分辨率。對于給定的FOV來說，較小的空間分辨率需要較長的采集時間，因此時間分辨率會變差，而不會更好。因此，需要在兩種參數(shù)中作一個權(quán)衡。目前采用的幾種并行成像的技術(shù)需要規(guī)則地減少相位編碼線并通過后處理恢復(fù)丟失的數(shù) 據(jù)來進行加速，以改善時間分辨率或者改善空間分辨率，無法同時獲得較好的時間分辨率和空間分辨率。這類方法存在兩個問題首先是通過這些并行成像技術(shù)獲得的加速速率通常為 較為固定的一些離散值，而且加速系數(shù)的變化將導(dǎo)致圖像質(zhì)量的嚴重波動；其次是不穩(wěn)定， 用于并行成像的線圈單元排列粗糙、物體位置不當(dāng)?shù)瓤赡軐?dǎo)致重建圖像中出現(xiàn)嚴重的殘留偽 影(residual artifect)。如果殘留偽影覆蓋了加熱焦點會造成溫度計算誤差較大，從而給H1FU 治療帶來非常嚴重的后果。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的在于提供一種加速MR溫度成像的方法，用來使MR溫度成像兼具較 好的時間分辨率和空間分辨率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種與上述加速MR溫度成像的方法相應(yīng)的裝置。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種加速磁共振MR溫度成像的方法，應(yīng)用于MR監(jiān)控的 高強度聚焦超聲HIFU治療中，其包括在MR溫度成像過程中，確定超聲波焦點處的溫度 變化；根據(jù)所述焦點處的溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率；根據(jù)所確定的理想加 速速率調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣；重建采樣得到的數(shù)據(jù)，得到溫度圖像。其中，所述根據(jù)溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率包括在溫度變化快的情況下，確定較高速率作為理想加速速率；在溫度變化慢的情況下，確定較低速率作為理想加速 速率。其中，在相位編碼方向上，K空間被分為若干個區(qū)段，所述根據(jù)所確定的理想加速速率 調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣包括根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間變密度采樣的區(qū) 段劃分和各區(qū)段的加速系數(shù)。其中，所述根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間變密度采樣的區(qū)段劃分和各區(qū)段的加 速系數(shù)包括在溫度變化快的情況下，減少加速系數(shù)較低的區(qū)段的大小和/或增加外部區(qū)段的 加速系數(shù)；在溫度變化慢的情況下，增加加速系統(tǒng)較低的區(qū)段的大小和/或降低外部區(qū)段的加 速系數(shù)。其中，所述根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)釆樣包括如果在多個 連續(xù)幀中應(yīng)用相同的理想加速速率，對所述多個連續(xù)幀中的相位編碼線進行交錯采樣。 所述方法還包括在重建采樣得到的數(shù)據(jù)之前，在K空間的頻率編碼方向應(yīng)用離散傅立葉逆變換，選擇包 含感興趣區(qū)的相位編碼線用于重建；則所述重建采樣得到的數(shù)據(jù)包括重建在所述感興趣區(qū) 中的相位編碼線采樣得到的數(shù)據(jù)。其中，所述重建釆樣得到的數(shù)據(jù)包括采用回波共享方法和/或迭代AV方法來重建采樣 得到的數(shù)據(jù)。其中，所述根據(jù)成像需求，采用回波共享方法或迭代方法來重建采樣得到的數(shù)據(jù)包 括在需要實時更新溫度圖像的情況下，采用回波共享方法重建所述采樣得到的數(shù)據(jù)；在需 要進行熱劑量估計的情況下，采用迭代/U方法重建所述采樣得到的數(shù)據(jù)；在既需要實時更新 溫度圖像又需要進行熱劑量估計的情況下，同時采用回波共享方法和迭代方法重建所述采 樣得到的數(shù)據(jù)。其中，所述確定超聲波焦點處的溫度變化包括預(yù)先估計超聲波焦點處的溫度變化。 其中，所述確定焦點的溫度變化包括定時反饋從重建圖像中得到的焦點處的溫度值；根據(jù)一段時間內(nèi)焦點處的溫度值的變化預(yù)測后續(xù)的溫度變化。其中，所述定時反饋從重建圖像中得到的焦點處的溫度值包括在焦點處的溫度值變化較大時，減小從重建圖像中得到的焦點處的溫度值的反饋周期；在焦點處的溫度值變化不大時，增大從重建圖像中得到的焦點處的溫度值的反饋周期。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種加速磁共振MR溫度成像的裝置，應(yīng)用于MR監(jiān)控 的高強度聚焦超聲HIFU治療中，其包括加速速率確定單元，用于在MR溫度成像過程中 確定超聲波焦點處的溫度變化，并根據(jù)所述焦點處的溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速 速率；信號處理單元，用于根據(jù)所述加速速率確定單元所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的 變密度數(shù)據(jù)采樣，并重建采樣得到的數(shù)據(jù)，得到溫度圖像。其中，所述加速速率確定單元包括溫度變化確定模塊，用于在MR溫度成像中確定超聲波焦點處的溫度變化；加速速率確定模塊，用于根據(jù)所述溫度變化確定模塊確定的所述溫 度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率。其中，所述信號處理單元包括數(shù)據(jù)采樣模塊，用于根據(jù)所述加速速率確定單元所確定 的理想加速速率調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣；數(shù)據(jù)重建模塊，用于對所述數(shù)據(jù)采樣模塊采 集的數(shù)據(jù)進行重建，得到溫度圖像。所述裝置還包括溫度反饋單元，用于定時將從重建圖像中測量的焦點處的溫度值反饋 至所述加速速率確定單元；所述加速速率確定單元根據(jù)一段時間內(nèi)所述溫度反饋單元反饋的 溫度值確定所述溫度變化。所述裝置還包括溫度反饋控制單元，用于控制所述溫度反饋單元向所述加速速率確定 單元反饋溫度值的周期。從以上的技術(shù)方案可以看出，采用了本發(fā)明的方案，由于根據(jù)超聲波焦點的溫度變化來 確定加速速率，并調(diào)整K空間VD數(shù)據(jù)采樣，提高了加速MR溫度成像的能力，兼具較好的 時間分辨率和空間分辨率，具有較高的靈活性和穩(wěn)定性。此外，由于可以在兩種重建方法中 靈活選擇重建方法對采樣數(shù)據(jù)進行重建，兼顧了數(shù)據(jù)重建的實時性和準確性，能夠根據(jù)實際 需求達到最佳的重建效果，使本發(fā)明的方案更加可行。


下面將通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本 發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中圖1是MR溫度成像中時間平均效應(yīng)的示意圖；圖2是MR溫度成像中時間分辨率對捕捉溫度變化的影響的示意圖；圖3是MR溫度成像中空間平均效應(yīng)的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的加速MR溫度成像的方法流程圖；圖5是K空間變密度(VD， Variable-Density)采樣的示意圖；圖6是在相鄰幾幀中相位編碼交錯采樣的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的加速MR溫度成像的裝置結(jié)構(gòu)圖；圖8示出了如何在溫度變化快時通過在時域空間中的可變采樣補償^f相關(guān)性；圖9是用光纖溫度測量計測量到的一例實際的HIFU加熱溫度變化過程曲線；圖IO是仿真測試中模擬的牛肝臟的一幅加熱圖像；圖11是仿真測試中釆用K空間全采樣的模式得到的溫度變化捕獲結(jié)果示意圖； 圖12是仿真測試中采用變密度采樣的模式得到的溫度變化捕獲結(jié)果示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā) 明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。本發(fā)明提出的加速MR溫度成像的方案，即在溫度成像過程中，根據(jù)焦點處的溫度變化 確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率，根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的VD采樣，然 后對采樣的數(shù)據(jù)進行重建。優(yōu)選地，在對采樣數(shù)據(jù)進行重建時，根據(jù)不同的成像需求交替使 用兩種重建方法。圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的加速MR溫度成像的方法流程圖。從圖4可見，在本實施 例中，加速MR溫度成像的方法大致包括如下步驟步驟S401:根據(jù)對溫度變化的預(yù)計情況確定后續(xù)數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率。當(dāng)一組幀的理想的加速速率可以事先確定，例如當(dāng)溫度變化大體能夠預(yù)知或控制時，預(yù) 先估計溫度變化，然后根據(jù)該預(yù)先估計的溫度變化確定一個固定的加速速率。理想的加速速率也可以實時確定。例如，利用通過計算歷史溫度變化(例如通過回波共 享方法反饋的溫度值)，然后利用一段時間內(nèi)的溫度值的變化預(yù)測后續(xù)的溫度變化情況。根據(jù) 該預(yù)測結(jié)果，適應(yīng)性地調(diào)整后續(xù)數(shù)據(jù)采集所需的加速速率。這尤其適用于捕捉斜率較大的溫 度變化曲線的目的。步驟S402:根據(jù)所確定的理想加速速率進行K空間VD (VD， Variable-Density,空間變密度)數(shù)據(jù)采樣。首先介紹K空間VD采樣，在相位編碼方向上，K空間被分為幾個區(qū)段。圖5是K空間 VD采樣技術(shù)的示意圖。如圖5所示，假設(shè)將K空間分為5個區(qū)段R-2， R-!， Rq， R,， R2， Ro位于K空間的中心。在R^和r2中，采集四個相位編碼線中的一個，因此加速系數(shù)是4。 類似地，在R-!和R!，加速系數(shù)是2。 Ro被全部采樣。加速系數(shù)從K空間的內(nèi)部向外部增加。根據(jù)溫度的變化速度調(diào)整區(qū)段劃分以及相應(yīng)的加速系數(shù)。例如，當(dāng)溫度改變較快時，可 通過減少加速系數(shù)較低的區(qū)段的大小和/或增加外部區(qū)段的加速系數(shù)來進一步減少相位編碼線，從而獲得更高的時間分辨率。反之，當(dāng)溫度變化比較平緩時，相反的調(diào)整可達到更高的 SNR (或重建圖像的更高質(zhì)量)。如果相同的K空間VD采樣模式應(yīng)用在幾個連續(xù)的幀中，這 些幀中的相位編碼線可以被交錯采樣。圖6示出的是交錯采樣的一個示例。如圖6所示，橫軸為相位編碼方向，縱軸為時間軸，在時間軸上相鄰幾幀的相位編碼線上所采樣的信號是交 錯排列的。步驟S403:根據(jù)實際需要交替或同時使用兩種重建方法進行重建，得到溫度圖像。首先，可以在頻率編碼方向應(yīng)用離散傅立葉逆變換(IDFT， Inverse Discrete Fourier Transform),然后選擇包含感興趣區(qū)的相位編碼線用于重建。以避免重建整個圖像，這可節(jié) 省相當(dāng)一部分不必要的工作。所述兩種重建方法包括回波共享(Echo Sharing)方法和迭代"(Iterative")方法?；夭ü蚕矸椒ㄍㄟ^在相鄰幾幀中共享數(shù)據(jù)，用于需要實時更新溫度圖像和/或溫度反饋的 情況，采用回波共享方法，重建速度快，但獲得的重建精度較低。迭代h夂方法可提供(精度？) 更高的重建，在需要熱劑量估計時，采用迭代/^方法有助于精確地估計熱劑量，但其計算速 度非常低。由于這兩種方法互相補償，因此兩者的適當(dāng)?shù)倪x擇或者結(jié)合能夠提供比較強大的 性能。兩種重建方法的選擇主要取決于計算負載。如果迭代/^方法無法在給定時間完成工作， 則優(yōu)選回波共享方法。應(yīng)該理解，如果同時需要實時更新的溫度圖像和準確重建，可以同時 使用兩種重建方法進行重建，兩者的結(jié)合能夠提供更強大的性能。另外，在本發(fā)明中，也可以引入溫度控制機制，并通過溫度控制機制來控制特定幀的理 想的加速速率，獲得可變的反饋速率。例如，在溫度變化斜率較大的上升沿，需要快速的反 饋來避免嚴重的過沖(overshoot),此時溫度控制機制可任意調(diào)整溫度反饋的速率，以通過設(shè) 置加速速率來優(yōu)化性能。圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的加速MR溫度成像的裝置結(jié)構(gòu)圖。從圖7可以看出，在本 實施例中，加速MR溫度成像的裝置主要包括加速速率確定單元701和信號處理單元702。 加速速率確定單元701在MR溫度成像過程中確定超聲波焦點處的溫度變化，并根據(jù)焦點處 的溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率;信號處理單元702根據(jù)加速速率確定單元701 所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的VD數(shù)據(jù)采樣，并重建采樣得到的數(shù)據(jù)，得到溫度圖像。加速速率確定單元701包括溫度變化確定模塊7011和加速速率確定模塊7012，其中 溫度變化確定模塊7011在MR溫度成像中確定超聲波焦點處的溫度變化；加速速率確定模塊 7012，用于根據(jù)溫度變化確定模塊7021確定的溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率。信號處理單元702包括數(shù)據(jù)采樣模塊7021和數(shù)據(jù)重建模塊7022，其中數(shù)據(jù)釆樣模塊 7021根據(jù)加速速率確定單元701所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的VD數(shù)據(jù)采樣；數(shù)據(jù)重 建模塊7022對所述數(shù)據(jù)采樣模塊7021采集的數(shù)據(jù)進行重建，得到溫度圖像。優(yōu)選地，該裝置還包括溫度反饋單元703，用于定時將從重建圖像中測量的焦點處的溫 度值反饋至加速速率確定單元701;加速速率確定單元701根據(jù)一段時間內(nèi)溫度反饋單元703 反饋的溫度值確定溫度變化。優(yōu)選地，該裝置還包括溫度反饋控制單元704，用于控制溫度反饋單元703向加速速率 確定單元701反饋溫度值的周期。本發(fā)明的方案具體以下優(yōu)點高加速能力通過利用A^空間的冗余并結(jié)合迭代hr方法，該新的加速方案可達到比其 他僅在k空間或時域空間的方法更高的加速速率，同時保持相同的空間分辨率；高靈活性如果相同的K空間采樣模式既應(yīng)用在快速變化時間和慢速變化時間，存在兩 個問題中的一種或兩種 一方面，時間精度太粗，以至于無法有效捕捉溫度曲線；另一方面， 由于在慢速變化時間內(nèi)過分加速，重建圖像會出現(xiàn)不必要的SNR損失或準確度損失。本發(fā)明 的方案中采用的VD采樣模式可根據(jù)溫度變化速度適應(yīng)性地調(diào)整加速速度。與現(xiàn)行的并行成 像技術(shù)相比，本發(fā)明的方案可以獲得連續(xù)變化的加速速率，從而避免加速速率的調(diào)整而引起 較大的重建精度的波動?？尚行造`活地結(jié)合兩種重建方法，使本發(fā)明更可行， 一方面，回波共享方法適用于實時更新的情況，但準確度低；另一方面，因為迭代A-r方法的一次重建需要大量幀，計算負載 顯著，很難用于實時監(jiān)視。然而，迭代h/方法比回波共享方法提供更精確的重建圖像。VD 采樣模式和這兩種重建方法的結(jié)合使得本發(fā)明的方案更可行；高穩(wěn)定性在臨床醫(yī)療應(yīng)用中，超聲加熱監(jiān)視中的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。通常，大多數(shù)表示變化信號的能量聚焦在動態(tài)成像中K空間的中心，因此中心部分數(shù)據(jù)在穩(wěn)定和準確重建 中起特殊作用。然而，--些并行成像(Parallel Imaging)技術(shù)在均勻的K空間中采樣。不合 適的校準會導(dǎo)致嚴重的殘留偽影出現(xiàn)在重建圖像中。與這些技術(shù)不同，本發(fā)明的方案可工作 在靈活的K空間采樣模式下，通過在K空間的中心進行大量的更密的采樣，本發(fā)明的方案與 現(xiàn)有方案相比能夠避免在重建圖像中產(chǎn)生嚴重的殘余偽影，提供更準確穩(wěn)定的結(jié)果；/U相關(guān)性高與時域空間的均勻采樣不同，VD采樣模式中，時間分辨率可根據(jù)溫度變 化速度改變，因此由于快速溫度變化導(dǎo)致的下降的h/相關(guān)性可通過時間分辨率的增加得到補償，這有助于進一步改善準確性。圖8示出了如何在溫度變化快時通過在時域空間中的可變 采樣補償h/相關(guān)性。圖8的左上圖為時域均勻采樣的曲線，左下圖為時域均勻采樣所獲得的 溫度序列；右上圖為時域VD采樣的曲線，右下圖為時域VD采樣所獲得的溫度序列。從圖8 中時域均勻采樣和時域VD采樣所得到的溫度序列的比較來看，采用時域VD采樣，由于改 善了時間分辨率，其所獲得的溫度序列的變化速率降低；溫度控制機制得到改善VD采樣為溫度控制器提供了可控的反饋速率，以改善其性能， 同時得到快速的溫度變化，溫度控制器可以任意根據(jù)特定目的調(diào)整反饋速率，雖然需要在精 度和速度之間進行一些權(quán)衡。下面介紹本發(fā)明方案的仿真測試結(jié)果。 溫度模型-從相位圖像中提取溫度變化 釋，力=A麵<formula>formula see original document page 12</formula>此處，A^O，W是溫度變化，A^"，力是MR圖像中兩幀的相對相位變化，^是常數(shù)， L-0.01ppm/QC, Z是磁化率系數(shù)，B0是靜磁場強度，TE是溫度序列的回波時間。 溫度的空間分布模型<formula>formula see original document page 12</formula>此處，,(,)是超聲的焦點溫度變化的函數(shù)，為了簡化，設(shè)置CTY和(T、,作為加熱過程中的常數(shù)。通過光纖溫度測量法在HIFU超聲的加熱過程中測量焦點附近的722個溫度值。采樣率 是每秒1個。圖9是用光纖溫度測量計測量到的HIFU加熱溫度變化過程曲線。所采用的fGRE 序列的參數(shù)是TR=70ms， TE=10ms。表示一秒中只能應(yīng)用14個相位編碼步驟，在722秒中 總共應(yīng)用722x14個相位編碼步驟。應(yīng)用相位編碼時，在線性插值之后，每個數(shù)據(jù)表示近似溫度值，在插值之后使用這些數(shù)據(jù)作為/(^)。 仿真加熱區(qū)域由fGRE溫度序列采集的浸在水中的牛的肝臟磁共振圖像作為參考圖像。通過公式(2)計算出的變化的空間溫度輪廓通過公式(1)轉(zhuǎn)換為相位輪廓并覆蓋在磁共振圖像上，以仿真 加熱過程。圖IO示出了一幅加熱圖像。通過DFT (Discrete Fourier Transform,離散傅立葉變 換)將這些圖像轉(zhuǎn)換為原始數(shù)據(jù)。位于圖10中心的矩形組織是牛的肝臟，環(huán)繞牛肝臟的水的 信號密度較低。模擬的加熱區(qū)域位于牛肝臟的中心箭頭所示的位置。幾點假設(shè)a) 溫度在采集單個相位編碼線時不變，因此體模在722秒中具有總共722x14種狀態(tài)。 加熱區(qū)域的相位信息可逆地從其溫度中計算出來；b) 圖像矩陣為256x256,表示需要256個相位編碼線進行全采樣。仿真測試的目的是測試時間分辨率如何影響快速溫度變化的捕捉能力以及回波共享和迭 代方法交替使用的可行性。在仿真時，在K空間全采樣，驗證捕獲溫度變化的能力(總共采集I6幀，4096條相位 編碼線)。仿真結(jié)果顯示在圖11中。圖11中，粗實線表示真實的溫度變化，細實線表示采集K空間中心的時間點，虛線表 示測量的溫度，該虛線是利用從采集的16幀數(shù)據(jù)中重建得到的16個溫度值的線性插值擬合 而成的。從圖ll可得到幾個結(jié)論a)重建MR圖像的測量值近似于采集K空間時的溫度值；b) 由于低時間分辨率，快速變化曲線無法有效捕獲，如粗實線和虛線之間的差別。采用本發(fā)明的方案，將自適應(yīng)VD采樣應(yīng)用于捕獲溫度變化(總共16幀，2516相位編 碼線)。仿真結(jié)果顯示在圖12中。圖12中，粗實線表示真實的溫度變化，細實線表示采集K空間中心的時間點，三角和 虛線表示測量的溫度，其中，三角表示從回波共享方法重建的圖像中測量的溫度，虛線表示 從迭代hf方法重建的圖像中測量的溫度。比較圖12和圖11，兩種采樣模式都在低變化時間內(nèi)達到高圖像質(zhì)量，然而本發(fā)明的VD 采樣可以適應(yīng)性地調(diào)整時間分辨率以捕獲快速的溫度變化，而全采樣模式損失了這些信息。 圖12也顯示出本發(fā)明的重建方法的可行性和準確度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原 則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種加速磁共振MR溫度成像的方法，應(yīng)用于MR監(jiān)控的高強度聚焦超聲HIFU治療中，其特征在于，包括在MR溫度成像過程中，確定超聲波焦點處的溫度變化；根據(jù)所述焦點處的溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率；根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣；以及重建采樣得到的數(shù)據(jù)，得到溫度圖像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的 理想加速速率包括在溫度變化快的情況下，確定較高速率作為理想加速速率；在溫度變化慢的情況下，確定較低速率作為理想加速速率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在相位編碼方向上，K空間被分為若干 個區(qū)段，所述根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣包括根據(jù)所確定的理想加速速率，調(diào)整K空間變密度采樣的區(qū)段劃分和各區(qū)段的加速系數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K 空間變密度采樣的區(qū)段劃分和各區(qū)段的加熱系數(shù)包括在溫度變化快的情況下，減少加速系數(shù)較低的區(qū)段的大小和/或增加外部區(qū)段的加速系數(shù)；在溫度變化慢的情況下，增加加速系統(tǒng)較低的區(qū)段的大小和/或降低外部區(qū)段的加速系數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣包括如果在多個連續(xù)幀中應(yīng)用相同的理想加速速率，對所述多個連續(xù)幀中的相位編碼線進行 交錯采樣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在重建采樣得到的數(shù)據(jù)之前，在K空間的頻率編碼方向應(yīng)用離散傅立葉逆變換，選擇包 含感興趣區(qū)的相位編碼線用于重建；所述重建采樣得到的數(shù)據(jù)包括重建在所述感興趣區(qū)中的相位編碼線采樣得到的數(shù)據(jù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述重建采樣得到的數(shù)據(jù)包括-采用回波共享方法和/或迭代lf方法來重建采樣得到的數(shù)據(jù)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述采用回波共享方法或迭代/W方法來 重建采樣得到的數(shù)據(jù)包括在需要實時更新溫度圖像的情況下，采用回波共享方法重建所述采樣得到的數(shù)據(jù)；在需要進行熱劑量估計的情況下，采用迭代^ 方法重建所述采樣得到的數(shù)據(jù)；在既需要實時更新溫度圖像又需要進行熱劑量估計的情況下，同時采用回波共享方法和 迭代lf方法重建所述采樣得到的數(shù)據(jù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定超聲波焦點處的溫度變化包括 預(yù)先估計超聲波焦點處的溫度變化。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定焦點的溫度變化包括 定時反饋從重建圖像中得到的焦點處的溫度值； 根據(jù)一段時間內(nèi)焦點處的溫度值的變化預(yù)測后續(xù)的溫度變化。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述定時反饋從重建圖像中得到的焦 點處的溫度值包括在焦點處的溫度值變化較大時，減小從重建圖像中得到的焦點處的溫度值的反饋周期； 在焦點處的溫度值變化不大時，增大從重建圖像中得到的焦點處的溫度值的反饋周期。
12、 一種加速磁共振MR溫度成像的裝置，應(yīng)用于MR監(jiān)控的高強度聚焦超聲HIFU治療中，其特征在于，包括加速速率確定單元(701)，用于在MR溫度成像過程中確定超聲波焦點處的溫度變化， 并根據(jù)所述焦點處的溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率；信號處理單元(702)，用于根據(jù)所述加速速率確定單元(701)所確定的理想加速速率 調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣，并重建采樣得到的數(shù)據(jù)，得到溫度圖像。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述加速速率確定單元(701)包括 溫度變化確定模塊(7011)，用于在MR溫度成像中確定超聲波焦點處的溫度變化； 加速速率確定模塊(7012)，用于根據(jù)所述溫度變化確定模塊(7021)確定的所述溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述信號處理單元(702)包括數(shù)據(jù)采樣模塊(7021)，用于根據(jù)所述加速速率確定單元(701)所確定的理想加速速率 調(diào)整K空間的變密度數(shù)據(jù)采樣；數(shù)據(jù)重建模塊(7022)，用于對所述數(shù)據(jù)采樣模塊(7021)采集的數(shù)據(jù)進行重建，得到 溫度圖像。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，還包括溫度反饋單元(703),用于定時將從重建圖像中測量的焦點處的溫度值反饋至所述加速速率確定單元(701);所述加速速率確定單元(701)根據(jù)一段時間內(nèi)所述溫度反饋單元(703)反饋的溫度值 確定所述溫度變化。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，還包括溫度反饋控制單元(704)，用于控制所述溫度反饋單元(703)向所述加速速率確定單 元(701)反饋溫度值的周期。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加速MR溫度成像的方法，應(yīng)用于MR監(jiān)控的高強度聚焦超聲HIFU治療中，其包括在MR溫度成像過程中，確定超聲波焦點處的溫度變化；根據(jù)所述焦點處的溫度變化確定數(shù)據(jù)采集所需的理想加速速率；根據(jù)所確定的理想加速速率調(diào)整K空間的變密(VD)度數(shù)據(jù)采樣；重建采樣得到的數(shù)據(jù)。本發(fā)明還公開了一種加速MR溫度成像的裝置。采用了本發(fā)明的方法和裝置，由于根據(jù)超聲波焦點的溫度變化來確定加速速率，并調(diào)整K空間VD數(shù)據(jù)采樣，提高了加速MR溫度成像的能力，兼顧較好的時間分辨率和空間分辨率，具有較高的靈活性、可行性和穩(wěn)定性。
文檔編號G01R33/48GK101273891SQ20071006491
公開日2008年10月1日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者周曉東, 強 張, 李國斌, 鐘耀祖 申請人:西門子(中國)有限公司