CN102866373B - 磁共振温度成像中温度测量的矫正方法和系统 - Google Patents

Abstract

磁共振温度成像中温度测量的矫正方法和系统，包括以下步骤：测量温升；判断所述测量温升是否结束，否，则获取主磁场漂移信号值，并根据所述主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值；根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿。磁共振温度成像中温度测量的矫正方法和系统，在测量温升的过程，判断测量是否结束，若没有结束，则通过所获取的主磁场漂移信号值进行计算获得补偿电流值，最后根据补偿电流值对主磁场进行补偿，克服了主磁场漂移的缺陷。因为主磁场漂移量较低或趋于零，则磁共振温度成像中的温度测量的准确性就较高，达到了温度测量过程中矫正的目的。

Description

磁共振温度成像中温度测量的矫正方法和系统

技术领域

本发明涉及磁共振技术，特别是涉及一种基于磁共振的温度成像扫描方法和系统。

背景技术

在磁共振成像系统中，来自水分子的氢质子共振频率随着成像物体温度变化而变化，大约为0.0087ppm/℃。测量该温度变化的PRF（基于质子共振频率漂移法）方法大概分为两种，一种为磁共振波谱法，一种为磁共振成像方法，磁共振成像方法主要是指参考法。磁共振波谱法，利用脂肪谱峰位置不受温度变化影响，而水谱峰位置受温度变化影响的现象，通过对比水谱峰与脂肪谱峰位置差，可得到温度变化的信息，该方法可测得绝对温度值。参考法是在成像物体温度发生变化前，先扫描参考图像，在温度变化的时候，采集同样位置的图像，对比这时采集到的图像和参考图像相的相位差，可得到温度变化的数值，从而得到温升测量的目的。参考法虽然只能测得温升，但因为成像速度快，可用于实时成像而在现实中得到广泛应用。但参考法对主磁场变化非常敏感，假如扫描过程中，由于温度的变化等原因，主场磁发生漂移，则会影响测量温升的准确性。自参考法，是为了解决磁场漂移的问题而提出的，对参考法的补充，该方法假设成像物体只有部分区域温度发生变化，而一部分区域的温度没有变化，通过对比没有温度变化区域信号的相位差，可得到主磁场漂移的信息，利用该信息对测量到的温度变化区域的温升数据进行修正，从而提高了温度测量的准确性。

参考法要准确测得温升，有一个基本假设，即所得图像的相位信息是准确的，并不会随图像采集时间不一样而不一致，但在现实的成像系统中，因为成像过程中，不断地施加梯度，梯度会在一些铁磁物质中产生涡流，从而加热这些铁磁物质，比如说匀场片，在永磁系统中，也加热磁块，从而引起主磁场的变化，而在参考法测量温度的序列，比如说梯度回波，分段平面回波序列，激发平面回波序列等，并没有考虑主磁场在扫描图像过程中发生漂移的问题。参考法完全没办法消除主磁场发生漂移带来的测量误差，自参考法虽然考虑了主磁场漂移的问题，但其假设的前提并不一定能够得到满足，更为严重地是，该方法没有受到运动的干扰严重，而运动在临床中很常见，利用自参考法测量的磁场漂移信息本身并不完全准确，在有运动的情况下，利用测得的磁场漂移信息对温升数据进行纠正会引入更多的误差。

由此可见，提高温度成像中温度测量的准确性是技术难点。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于磁共振的温度成像扫描方法。

另外，还有必要提供一种基于磁共振的温度成像扫描系统。

一种磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，包括以下步骤：测量温升；判断所述测量温升是否结束，否，则获取主磁场漂移信号值，并根据所述主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值；根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿。

在其中一个实施例中，所述测量温升的步骤为：扫描成像序列；通过所述成像序列获得磁共振图像；根据所述磁共振图像计算得到温升。

在其中一个实施例中，在所述根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿的步骤之后包括：返回到所述测量温升的步骤。

在其中一个实施例中，所述获取主磁场漂移信号值，并根据所述主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值的步骤为：发射检测主磁场信号序列，获取初始主磁场漂移信号值和比较主磁场漂移信号值；通过所述初始主磁场信号值和所述比较主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量；通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值。

在其中一个实施例中，所述初始主磁场信号值为温度成像中温度测量开始时的主磁场信号值。

一种磁共振温度成像中温度测量的矫正系统，包括温升测量模块、判断模块、主磁场测量模块、处理模块以及补偿线圈；所述温升测量模块，用于测量温度变化值；所述判断模块，用于判断测量温度是否结束，否，则通知所述主磁场测量模块；所述主磁场测量模块，用于测量主磁场漂移信号值；所述处理模块，用于根据所述主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值；所述补偿线圈，用于根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿。

在其中一个实施例中，所述温升测量模块包括：射频线圈、成像单元以及计算单元；所述射频线圈，用于扫描成像序列；所述成像单元，用于通过所述成像序列获得磁共振图像；所述温升计算单元，用于根据所述磁共振图像计算得到温度变化值。

在其中一个实施例中，还包括：循环模块，在补偿线圈完成主磁场补偿后循环进入温升测量模块。

在其中一个实施例中，所述主磁场测量模块包括初始测量单元和漂移测量单元；所述初始测量单元，用于获取初始主磁场漂移信号值；所述漂移测量单元，用于获取比较主磁场漂移信号值。

在其中一个实施例中，所述处理模块包括主磁场漂移量计算单元和补偿电流值计算单元；所述主磁场漂移量计算单元，通过所述初始主磁场信号值和所述主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量；所述补偿电流值计算单元，通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值。

磁共振温度成像中温度测量的矫正方法和系统，在测量温升的过程，判断测量是否结束，若没有结束，则通过所获取的主磁场漂移信号值进行计算获得补偿电流值，最后根据补偿电流值对主磁场进行补偿，克服了主磁场漂移的缺陷。因为主磁场漂移量较低或趋于零，则磁共振温度成像中的温度测量的准确性就较高，达到了温度测量过程中矫正的目的。

附图说明

图1为磁共振温度成像中温度测量的矫正方法的流程图；

图2为另一实施例的磁共振温度成像中温度测量的矫正方法的流程图；

图3为图1中步骤为测量温升的具体具体流程图；

图4为图1中步骤为获取主磁场漂移信号值，并根据主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值的具体具体流程图；

图5为测量温升与主磁场漂移量测量的示意图；

图6为磁共振温度成像中温度测量的矫正系统的模块图；

图7为图6中温升测量模块的详细模块图；

图8为图6中主磁场测量模块的详细模块图；

图9为磁共振温度成像中温度测量的矫正系统的信号源和检测线圈的示意图；

图10为主磁场检测信号序列示意图；

图11为图6中处理模块的详细模块图；

图12为补偿线圈的示意图；

图13为另一实施例的磁共振温度成像中温度测量的矫正系统的模块图。

具体实施方式

为了解决磁共振温度成像中温度测量不够准确的问题，提出了一种磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，结合附图1~5，具体步骤如下：

S10：测量温升。在磁共振温度成像中，随着序列的不断扫描，成像物体温度不断升高，并测量该温度的变化值。获得温升的方法有多种，主要是磁共振波谱法和磁共振成像法。

本实施例采用的是磁共振成像法，参阅附图3，具体地步骤为：

S11：扫描成像序列。发射磁共振成像序列，例如平面回波序列EPI等。

S13：通过成像序列获得磁共振图像。成像物体受EPI序列激发，并释放出磁共振信号，根据磁共振信号经过图像重建得到磁共振图像。把第一张磁共振图像设定为磁共振参考图像，后续的磁共振图像，则在相同位置获取。

S15：根据磁共振图像计算得到温升。根据后续的磁共振图像与第一张磁共振参考图像进行相位差比较，可以得到温度变化的数值，计算得到温升值。

S30：判断测量温升是否结束，否，则获取主磁场漂移信号值，并根据主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值。具体地：

判断测量温升是否结束，在磁共振温度成像中温度测量会有多次，因此每次测量温度后，判断是否还需要继续测量温度变化。

若否，则获取主磁场漂移信号值，并根据主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值。

若是，则结束。

S50：根据补偿电流值对主磁场进行补偿。根据电磁转换原理，补偿线圈通过直流电源对主磁场进行矫正补偿。

在一实施例中，参阅附图4，步骤S30中获取主磁场漂移信号值，并根据主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值的步骤具体为：

A1：发射检测主磁场信号序列，获取初始主磁场漂移信号值和比较主磁场漂移信号值。具体地，在磁共振温度成像的温度测量开始时，即主磁场最为均匀的时，通过磁共振装置发射主磁场检测信号序列，获取初始主磁场漂移信号值。在后续的每次温度测量后，再次通过磁共振装置发射主磁场检测信号序列，获取比较主磁场漂移信号值。所获取的初始主磁场漂移信号值和比较主磁场漂移信号值都是主磁场漂移信号值，而初始主磁场漂移信号值作为比较主磁场漂移信号值矫正的参考信号值，为后续主磁场矫正提供数据参考。

在其它实施例中，主磁场漂移信号值也可以通过设置在磁共振装置的主磁场腔体内且绕扎在信号源上的自发自收的检测线圈，通过该检测线圈向信号源发射检测主磁场信号序列，检测线圈获取由信号源释放的主磁场检测信号，进而获得初始主磁场参考信号值和比较主磁场参考信号值。上述主磁场检测信号序列可以是FID序列。

获得的初始主磁场参考信号值的公式为：

$S_{t_0}\left(\mathrm{n\Δt}\right)={\mathrm{\ρ}}_0\·e^{-\frac{\mathrm{n\Δt}}{T_2^{*}}}\·e^{j\·\mathrm{\γ}\·B_0\·\mathrm{n\Δt}}$

其中，公式中Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ρ₀为H氢质子个数，为横向驰誉时间，B₀为t₀时刻主磁场量。

获得的比较主磁场参考信号值的公式为：

$S_t\left(\mathrm{n\Δt}\right)={\mathrm{\ρ}}_0\·e^{-\frac{\mathrm{n\Δt}}{T_2^{*}}}\·e^{j\·\mathrm{\γ}\·(B_0+\mathrm{\ΔB}\left(t\right))\·\mathrm{n\Δt}}$

其中，公式中Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ρ₀为H氢质子个数，为横向驰誉时间，B₀+ΔB(t)为t时刻主磁场量。

A2：通过初始主磁场信号值和主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量。

具体的计算公式为：

$\mathrm{\Φ}\left(\mathrm{n\Δt}\right)=\mathrm{angle}(S_t\left(\mathrm{n\Δt}\right)\·\mathrm{conj}\left(S_{t_0}\left(\mathrm{n\Δt}\right)\right))=\mathrm{\γ}\·(\mathrm{\ΔB}\left(t\right)-\mathrm{\ΔB}\left(t_0\right))\·\mathrm{n\Δt}$

其中，angle为相角；conj为共轭；γ为旋磁比，Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ΔB(t)为t时刻主磁场量，ΔB(t₀)为t₀时刻主磁场量。

A3：通过主磁场漂移量计算补偿电流值。根据磁与电的转换关系，通过主磁场漂移量计算得到需要补偿的电流值，即需要补偿的直流电流量。

在一实施例中，结合附图2，磁共振温度成像中温度测量的矫正方法还包括：返回到测量温升的步骤，即步骤S10。因为整个温升的测量过程，需要测量多次温度值，在温升测量尚未结束时，则需要对主磁场进行校正，以获得准确的温度测量值。

本申请的磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，在测量温升的过程，判断测量是否结束，若没有结束，则通过所获取的主磁场漂移信号值进行计算获得补偿电流值，最后根据补偿电流值对主磁场进行补偿，克服了主磁场漂移的缺陷。因为主磁场漂移量较低或趋于零，则磁共振温度成像中的温度测量的准确性就较高，达到了温度测量过程中矫正的目的。

基于上述磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，还有必要提供一种磁共振温度成像中温度测量的矫正系统，结合附图6，包括：温升测量模块10、判断模块20、主磁场测量模块30、处理模块40以及补偿线圈50。

温升测量模块10，用于测量温度变化值。具体地，在磁共振温度成像中，随着序列的不断扫描，成像物体温度不断升高，并测量该温度的变化值。获得温升的方法有多种，主要是磁共振波谱法和磁共振成像法。

在一实施例中，参阅附图7，温升测量模块10包括：射频线圈11、成像单元13以及计算单元15。

射频线圈11，用于扫描成像序列。磁共振装置中的射频线圈发射成像序列，例如平面回波序列EPI等。

成像单元13，用于通过成像序列获得磁共振图像。成像物体受EPI序列激发，并释放出磁共振信号，根据磁共振信号经过图像重建得到磁共振图像。

计算单元15，用于根据磁共振图像计算得到温度变化值。把第一张磁共振图像设定为磁共振参考图像，后续的磁共振图像，则在相同位置获取。根据后续的磁共振图像与第一张磁共振参考图像进行相位差比较，可以得到温度变化的数值，计算得到温升值。

判断模块20，用于判断测量温度是否结束，否，则通知主磁场测量模块。在磁共振温度成像中温度测量会有多次，因此每次测量温度后，判断是否还需要继续测量温度变化。

主磁场测量模块30，用于测量主磁场漂移信号值。参阅附图8，包括：初始测量单元31和漂移测量单元33。

初始测量单元31，用于获取初始主磁场漂移信号值。在磁共振温度成像的温度测量开始时，即主磁场最为均匀的时，通过磁共振装置发射主磁场检测信号序列，获取初始主磁场漂移信号值。

漂移测量单元33，用于获取比较主磁场漂移信号值。在后续的每次温度测量后，再次通过磁共振装置发射主磁场检测信号序列，获取比较主磁场漂移信号值。

所获取的初始主磁场漂移信号值和比较主磁场漂移信号值都是主磁场漂移信号值，而初始主磁场漂移信号值作为比较主磁场漂移信号值矫正的参考信号值，为后续主磁场矫正提供数据参考。

在其它实施例中，参阅附图9，主磁场漂移信号值也可以通过设置在磁共振装置的主磁场腔体内且绕扎在信号源上的自发自收的检测线圈，通过该检测线圈向信号源发射检测主磁场信号序列，检测线圈获取由信号源释放的主磁场检测信号，进而获得初始主磁场参考信号值和比较主磁场参考信号值。上述主磁场检测信号序列可以是FID序列。

结合附图10，上半部分表示的是射频RF信号（波浪形表示的为主磁场检测信号FID），下半部分表示通过ADC模数转换器接收的信号。

获得的初始主磁场参考信号值的公式为：

$S_{t_0}\left(\mathrm{n\Δt}\right)={\mathrm{\ρ}}_0\·e^{-\frac{\mathrm{n\Δt}}{T_2^{*}}}\·e^{j\·\mathrm{\γ}\·B_0\·\mathrm{n\Δt}}$

其中，公式中Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ρ₀为H氢质子个数，为横向驰誉时间，B₀为t₀时刻主磁场量。

获得的比较主磁场参考信号值的公式为：

$S_t\left(\mathrm{n\Δt}\right)={\mathrm{\ρ}}_0\·e^{-\frac{\mathrm{n\Δt}}{T_2^{*}}}\·e^{j\·\mathrm{\γ}\·(B_0+\mathrm{\ΔB}\left(t\right))\·\mathrm{n\Δt}}$

其中，公式中Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ρ₀为H氢质子个数，为横向驰誉时间，B₀+ΔB(t)为t时刻主磁场量。

处理模块40，用于根据主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值。参阅附图11，包括：主磁场漂移量计算单元41和补偿电流值计算单元43。

主磁场漂移量计算单元41，用于通过初始主磁场信号值和主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量。由于主磁场漂移信号值包括初始主磁场信号值和主磁场漂移信号值，即通过初始主磁场信号值和主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量。

具体的计算公式为：

$\mathrm{\Φ}\left(\mathrm{n\Δt}\right)=\mathrm{angle}(S_t\left(\mathrm{n\Δt}\right)\·\mathrm{conj}\left(S_{t_0}\left(\mathrm{n\Δt}\right)\right))=\mathrm{\γ}\·(\mathrm{\ΔB}\left(t\right)-\mathrm{\ΔB}\left(t_0\right))\·\mathrm{n\Δt}$

其中，angle为相角；conj为共轭；γ为旋磁比，Δt为ADC采样间隔，n为ADC采样的第n个点，γ为旋磁比，ΔB(t)为t时刻主磁场量，ΔB(t₀)为t₀时刻主磁场量。

补偿电流值计算单元43，用于通过主磁场漂移量计算补偿电流值。

补偿线圈50，用于根据补偿电流值对主磁场进行补偿。参阅附图12，根据电磁转换原理，补偿线圈50（即B0场补偿线圈）通过直流电源对主磁场进行矫正补偿。

在一实施例中，结合附图13，磁共振温度成像中温度测量的矫正系统还包括：循环模块60，在补偿线圈50完成主磁场补偿后循环进入温升测量模块10。因为整个温升的测量过程，需要测量多次温度值，在温升测量尚未结束时，则需要对主磁场进行校正，以获得较准确的温度测量值。

本申请的磁共振温度成像中温度测量的矫正系统，在测量温升的过程，通过温升测量模块10测量温度变化值，然后通过判断模块20判断温度测量是否完成，若没有则通过主磁场测量模块30测量主磁场漂移信号值，处理模块40根据主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值，最后通过补偿线圈50根据补偿电流值对主磁场进行补偿，克服了主磁场漂移的缺陷。因为主磁场漂移量较低或趋于零，则磁共振温度成像中的温度测量的准确性就较高，达到了温度测量过程中矫正的目的。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量温升；

判断所述测量温升是否结束，否，则获取主磁场漂移信号值，并根据所述主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值；

根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿；

所述获取主磁场漂移信号值，并根据所述主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值的步骤为：

发射检测主磁场信号序列，获取初始主磁场漂移信号值和比较主磁场漂移信号值；

通过所述初始主磁场漂移信号值和所述比较主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量；

通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值。

2.根据权利要求1所述磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，其特征在于，所述测量温升的步骤为：

扫描成像序列；

通过所述成像序列获得磁共振图像；

根据所述磁共振图像计算得到温升。

3.根据权利要求1或2所述磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，其特征在于，在所述根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿的步骤之后包括：

返回到所述测量温升的步骤。

4.根据权利要求3所述磁共振温度成像中温度测量的矫正方法，其特征在于，所述初始主磁场漂移信号值为温度成像中温度测量开始时的主磁场信号值。

5.一种磁共振温度成像中温度测量的矫正系统，其特征在于，包括温升测量模块、判断模块、主磁场测量模块、处理模块以及补偿线圈；

所述温升测量模块，用于测量温度变化值；

所述判断模块，用于判断测量温度是否结束，否，则通知所述主磁场测量模块；

所述主磁场测量模块，用于测量主磁场漂移信号值；

所述处理模块，用于根据所述主磁场漂移信号值计算得到补偿电流值；

所述补偿线圈，用于根据所述补偿电流值对主磁场进行补偿；

所述主磁场测量模块包括初始测量单元和漂移测量单元；

所述初始测量单元，用于获取初始主磁场漂移信号值；

所述漂移测量单元，用于获取比较主磁场漂移信号值；

所述处理模块包括主磁场漂移量计算单元和补偿电流值计算单元：

所述主磁场漂移量计算单元，通过所述初始主磁场漂移信号值和所述比较主磁场漂移信号值计算主磁场漂移量；

所述补偿电流值计算单元，通过所述主磁场漂移量计算补偿电流值。

6.根据权利要求5所述磁共振温度成像中温度测量的矫正系统，其特征在于，所述温升测量模块包括：射频线圈、成像单元以及计算单元；

所述射频线圈，用于扫描成像序列；

所述成像单元，用于通过所述成像序列获得磁共振图像；

所述计算单元，用于根据所述磁共振图像计算得到温度变化值。

7.根据权利要求5或6所述磁共振温度成像中温度测量的矫正系统，其特征在于，还包括：循环模块，在补偿线圈完成主磁场补偿后循环进入温升测量模块。