CN101234234B - 一种对覆盖加热区域的感兴趣区域的自动选择方法 - Google Patents

一种对覆盖加热区域的感兴趣区域的自动选择方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对覆盖加热区域的感兴趣区域的自动选择方法，涉及高强度聚焦超声技术。本发明方法基于磁共振中完成的相位识别和聚焦超声传感器焦点的位置，自动实现覆盖加热区域的感兴趣区域的选择，包括步骤：首先，在扫描过程中获得扫描区域的相位数据；根据所述获得的相位数据，确定所述扫描区域中的加热区域；在经所述图像重建获得的显示图像中，根据预设的所述感兴趣区域覆盖并大于加热区域的尺寸，标定出覆盖所述加热区域的感兴趣区域。采用本发明所述的方法，加热区域自动的全部包含在感兴趣区域中；消除了手动选择感兴趣区域的不稳定性；提高了感兴趣区域选择的效率和准确度，为无参数选择方法的自动实现提供了基础。

Description

一种对覆盖加热区域的感兴趣区域的自动选择方法
技术领域
本发明涉及高强度聚焦超声技术，尤其涉及一种用于磁共振引导下高强度聚焦超声系统的感兴趣区域的选择方法。
背景技术
高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound，简称HIFU)是一种利用超声波的热效应来治疗肿瘤的方法，这种方法利用超声波方向性和聚焦性好的特点，将体外低能量的低频超声聚焦于体内某个靶区(直径一般小于1厘米)，利用超声波的生物效应，将此靶区的焦点温度瞬间达到细胞死亡所必须的65℃以上，使靶区组织产生凝固性坏死，而且不损伤周围正常组织，从而达到无创伤地局部消融肿瘤的目的。此外，超声波无放射性，因此可以用来对病人进行反复治疗，是近年所发展出来的一种最具潜力的肿瘤治疗新方法。
质子共振频移温度测量法(Proton Resonance Frequency(PRF)shift Thermometry)，是一种应用于磁共振引导下的高强度超声聚焦的方法。这种方法在所聚焦的加热区域的周围，选择出一个覆盖加热区域的感兴趣区域(Region of Interest，简称ROI)。在现有技术中，通常根据温度的变化推断并选择出感兴趣区域，但是，这个选择不是自动完成，而是靠人工手动进行选择得到的。这种人工选择得到ROI的技术有以下不足：
1、手动选择不能完全保证所有的加热区域都被包含在ROI里；
2、如果选择的感兴趣区域较大，部分血管和一些未加热区域这些不必要的也不应该被选择的部分也将包含在感兴趣区域内；如果选择的感兴趣区域较小，那么部分加热区域又会被排除在外，这又会导致错误的结果；
3、手动选择可重复性差，操作费时，效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种对覆盖加热区域的感兴趣区域进行自动选择的方法，用于在磁共振导引下高强度聚焦超声系统重建的图像上准确、迅速地得到感兴趣区域。
为解决上述技术问题，本发明提供一种对覆盖加热区域的感兴趣区域进行自动选择的方法，用于磁共振导引下高强度聚焦超声系统，所述系统在超声加热时进行扫描，根据得到的扫描数据进行图像重建，包括如下步骤：
(1)在扫描过程中获得扫描区域的相位数据；
(2)根据所述获得的相位数据，确定所述扫描区域中的加热区域；
(3)在经所述图像重建获得的显示图像中，根据预设的所述感兴趣区域覆盖并大于加热区域的尺寸，标定出覆盖所述加热区域的感兴趣区域。
其中，本发明方法，可以进一步包括步骤：
(4)根据所述系统的聚焦超声传感器的焦点位置，验证所述感兴趣区域的标定。
其中，所述步骤(2)可以包括：
(21)对所述获得的相位数据进行相位识别；
(22)根据相位识别结果，确定所述扫描区域中的加热区域。
进一步地，所述步骤(22)包括：比较所述相位识别结果，并根据比较结果的差异，确定所述扫描区域中的加热区域。
更进一步地，根据识别出的相位零值与相位负值的差异，可以将相位负值的区域确定为加热区域。
进一步地，所述步骤(22)可以包括：将识别出相位为负值的区域确定为加热区域。
其中，步骤(3)所述标定步骤，可以包括在图像中突出显示所述感兴趣区域。
进一步地，所述步骤(4)可以包括：
(41)在图像中确定所述聚焦超声传感器的焦点位置；
(42)判断所述焦点位置是否落入所述标定出的感兴趣区域内，如果落入，则验证通过，否则，验证不通过。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1、加热区域自动的全部包含在感兴趣区域中；
2、消除了手动选择感兴趣区域的不稳定性；
3、提高了感兴趣区域选择的效率和准确度；
4、为无参数选择方法的自动实现提供了基础。
附图说明
图1是本发明自动选择加热区域实施例示意图；
图2是本发明实施例流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明方法做进一步的详细说明。
到目前为止，感兴趣区域ROI一直是通过预设一个参数，然后手动选择得到的，它的后续步骤是为区分加热区域和未加热区域的相位而设定一个相位识别机制，来验证所选择的感兴趣区域是否包含有加热区域。目前，还没有磁共振引导下的高强度超声聚焦自动选择感兴趣区域方面的报道。
实际上，质子共振频移温度测量法中，加热区域和未加热区域较容易进行区分，因为加热区域的相位数据比未加热区域的相位数据低。加上高强度超声聚焦传感器焦点的距离和焦点的形状这两个已知因素，可以不需设定相关参数，就能较容易地对加热区域进行自动定位。
通过相位识别(或称相位标志)和聚焦超声传感器焦点的位置，加热区域就可以被识别出来，从而感兴趣区域的选择也可自动完成。
整个相位识别的过程都在磁共振中完成。磁共振在超声加热时进行扫描，同时自动得到相位数据，根据得到的相位数据进行数据处理，即进行图像重建，最终得到使用者看到的图像。在这个过程中，根据得到的相位数据即可进行相位识别，识别算法只需要在图像重建的过程中加入相应的程序即可。重建完成后的图像，称之为相图。在相图中，未加热区域的相位数据接近于零，而加热区域的相位数据为负值，可以很容易地通过比较区别出来。
聚焦超声传感器焦点的位置根据聚焦超声传感器的焦点距离和形状，在加热前就已经确定，而且一直位于加热区域中。参考图1，右侧相图圆圈中的黑点，表示的是聚焦超声传感器焦点在受加热部位的位置，左侧代表聚焦超声传感器的焦点距离和形状。
基于上述的相位识别和聚焦超声传感器焦点的位置这两点，自动选择感兴趣区域的方法就可以实现。
以下通过两个实施例，对自动选择感兴趣区域的实现方法进行进一步地详细说明。
第一实施例
在本实施例中，通过比较相位数据为零值的区域和相位数据为负值的区域，来确定加热区域，整个自动选择感兴趣区域的方法如图2所示，包括如下步骤：
(101)在扫描过程中，获得扫描区域的相位数据，并为进行相位识别计算做相应的准备。
(102)对获得的相位数据进行相位识别，并根据相位识别结果中相位零值与相位负值的差异，确定扫描区域中的加热区域。
在通过重建得到的图像中，未加热区域的相位数据接近于零值，而加热区域的相位数据为负值，二者可以很容易地区别开；基于此，将相位数据为负值的区域视为加热区域，将相位数据为零值的区域视为未加热区域。
(103)在经图像重建获得的显示图像中，根据预设的感兴趣区域覆盖并大于加热区域的尺寸，在图像中突出显示感兴趣区域。比如采用高亮度边缘显示的方法，如黄或绿等颜色的线圈，在显示图像中将选定的感兴趣区域标识出来。预设的覆盖加热区域的尺寸，可以根据具体情况进行选择，可能在某些肿瘤治疗过程中，这个尺寸可以选择较大，比如覆盖加热区域的感兴趣区域，其边缘可以比加热区域的边缘宽几厘米，而在某些肿瘤治疗过程中，感兴趣区域的边缘只能比加热区域的边缘宽几毫米甚至微米。
(104)根据聚焦超声传感器的焦点位置，验证感兴趣区域的标定。首先，在图像中确定聚焦超声传感器的焦点位置；然后，判断焦点位置是否落入在标定出的感兴趣区域内，如果落入，则验证通过，否则，验证不通过。聚焦超声传感器的焦点位置可以根据聚焦超声传感器的焦点距离和形状来确定。
第二实施例
在本实施例中，直接将扫描区域中相位数据为负值的区域确定加热区域，除此之外，其他步骤同第一实施例相同。整个自动选择感兴趣区域的方法步骤如下：
(201)在扫描过程中，获得扫描区域的相位数据，并为进行相位识别计算做相应的准备。
(202)对获得的相位数据进行相位识别，并根据相位识别结果，将相位为负值的扫描区域确定为加热区域。
(203)在经图像重建获得的显示图像中，根据预设的感兴趣区域覆盖并大于加热区域的尺寸，在图像中突出显示感兴趣区域。
(204)根据聚焦超声传感器的焦点位置，验证感兴趣区域的标定。
采用本发明所述的方法，可以得到更精确的感兴趣区域ROI的选择结果。因为在磁共振过程中，对所有的加热区域都先标定为ROI，再通过判断聚焦超声传感器的焦点是否位于标定的ROI内，如果传感器的焦点位于标定的ROI内，则说明该ROI内包含有加热区域，可以确认为是正确的ROI；如果标定的ROI内没有传感器的焦点，则说明该ROI是误操作标定的，不是真正的ROI，并从标定的ROI中去除。从此可以看出，加热区域自动的全部包含在感兴趣区域ROI中，同时消除了手动选择感兴趣区域的不稳定性，进而提高了感兴趣区域ROI选择的效率和准确度，为无参数选择方法的自动实现提供了基础。
虽然上文结合附图描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解的是，本发明不局限于上述的具体的实施例，本领域普通技术人员根据本发明所做出的其他变化或者适应性修改并不偏离本发明的范围和精神。

Claims (7)

1.一种对覆盖加热区域的感兴趣区域的自动选择方法，用于磁共振导引下高强度聚焦超声系统，所述系统在超声加热时进行扫描，根据得到的扫描数据进行图像重建，包括如下步骤：
(1)在扫描过程中获得扫描区域的相位数据；
(2)根据所述获得的相位数据，确定所述扫描区域中的加热区域；
(3)在经所述图像重建获得的显示图像中，根据预设的所述感兴趣区域覆盖并大于加热区域的尺寸，标定出覆盖所述加热区域的感兴趣区域；
其中，所述步骤(2)包括：(21)对所述获得的相位数据进行相位识别；(22)根据相位识别结果，确定所述扫描区域中的加热区域。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤：
(4)根据所述系统的聚焦超声传感器的焦点位置，验证所述感兴趣区域的标定。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(22)包括：比较所述相位识别结果，并根据比较结果的差异，确定所述扫描区域中的加热区域。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据识别出的相位零值与相位负值的差异，将相位负值的区域确定为加热区域。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(22)包括：将识别出相位为负值的区域确定为加热区域。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述标定步骤，包括在图像中突出显示所述感兴趣区域。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：
(41)在图像中确定所述聚焦超声传感器的焦点位置；
(42)判断所述焦点位置是否落入所述标定出的感兴趣区域内，如果落入，则验证通过，否则，验证不通过。
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