CN103080764B - 利用横向弛豫时间测量数据和质子共振频率偏移数据的储水组织和脂肪组织的mri热成像 - Google Patents

利用横向弛豫时间测量数据和质子共振频率偏移数据的储水组织和脂肪组织的mri热成像 Download PDF

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Abstract

一种包括磁共振成像系统（302）的设备（300、400、500），所述磁共振成像系统包括：磁体（306），其适于生成磁场以对位于成像体积（308）之内的受检体（310）的核子的磁自旋进行取向；射频收发器（320），其适于利用射频线圈（318）采集磁共振数据（346）；计算机系统（336），其包括处理器（338），其中，所述计算机系统适于控制所述设备；以及存储器（342、334），其包含机器可读指令（354、356、358、360），其中，所述指令的执行令所述处理器执行如下步骤：利用磁共振成像系统采集（100、204）磁共振数据，其中，所述磁共振数据包括横向弛豫时间测量数据，并且根据所述横向弛豫时间测量数据计算（102、206）所述温度测量体积（332）之内的所述受检体的温度。

Description

利用横向弛豫时间测量数据和质子共振频率偏移数据的储水组织和脂肪组织的MRI热成像
技术领域
本发明涉及磁共振成像，具体而言，涉及利用横向弛豫时间测量（relaxometry）数据计算温度。
背景技术
对组织的局部加热可以用于治疗处置。例如，增加组织的温度可以用于诱发坏死或者诱发目标组织中的其他生理变化。现在已有用于对组织进行局部加热的多种手段。高强度聚焦超声（HIFU）、利用激光的组织消融以及利用电磁场对组织的加热是可以如何对组织进行局部加热的一些范例。
当对组织局部加热时，测量被加热区域和/或被加热组织周围的组织的温度是有益的。例如，在HIFU流程期间，监测周边组织的温度以确保不会导致对敏感器官或组织的损伤。
磁共振成像已经与HIFU相组合以监测由HIFU引起的加热效应。磁共振成像与HIFU的组合也是有益的，因为磁共振成像可以用于提供解剖学数据以及用于测量对象体内的温度。
美国专利7542793公开了一种用于引导待处置的组织处的超声换能器并产生使得能够实现对于待监测的组织的处置的图像。自旋回波NMR信号与参考自旋回波NMR信号的幅度的变化被用于产生指示脂肪和水两者中的温度变化的图像。在这一专利中公开的方法是确定温度的质子共振频率偏移（protonresonancefrequencyshift，PRF）方法。
发明内容
本发明在独立权利要求中提供了一种设备、一种计算机实施的方法和一种计算机程序产品。在从属权利要求中给出了实施例。
现有技术中的一个难点在于，利用磁共振成像测量温度的PRF方法是难于测量脂肪中的PRF偏移的方法。快速且有效的T1加权的FFE序列可以用于所述目的，但他们的准确度常常受到运动伪影和B1失真（特别是3特斯拉时）的影响。所获得的结果不产生对脂肪的温度的准确的测量。然而，脂肪的温度测量可能是非常有用的，例如避免对皮下脂肪的过度近场US加热，或者监测靠近乳房病灶的脂肪。目前，在没有针对脂肪温度监测的实用解决方案的情况下，不能够监测例如对皮下脂肪的加热，这是安全风险。将来，还将有常常脂肪组织非常接近被处置的病灶（例如乳腺、骨骼等）的应用。
本发明的实施例通过使用横向弛豫时间测量解决了这一问题。横向弛豫时间测量可以被解释为测量T2或T2*（星）弛豫率。横向弛豫时间测量数据还可以被解释为T2或T2*加权的图像的强度。T2是所谓的自旋-自旋弛豫率并且是核子自旋需要在横向平面中去相的时间。T2*是自旋-自旋弛豫时间加上由于局部磁场不均匀度的横向平面中的去相的组合。
一般应当理解，脂肪的T2和T2*具有十分显著的温度相关性。这种相关性提供了利用快速T2或T2*相关序列来进行定性或定量测量的可能性。
对于HIFU而言，如果温度测量的时间分辨率为大约数秒将是有益的。对于当前在临床设施中使用的商用系统而言，时间分辨率通常为2到3秒。同样地，所选择的方法应当是足够鲁棒的，例如抵御运动或流动。存在快速且相对鲁棒的T2或T2*加权的序列的若干种备选，如单激发TSE或单激发EPI。
经验性的测量表明体内脂肪样本的T2和T2*是温度相关的。对于一些已经被用于磁共振（MR）或超声（US）体模的油脂而言也是这样的。经验性的数据也表明，表面的T2温度在利用不同序列进行测量时偶发变化，指示T2弛豫机制可能依赖不同的方式或温度。特别是J耦合与其他机制相比表现不同。同样地，对于T2*加权的序列而言，存在由于脂肪NMR谱作为时间对回波（TE）的函数的干扰模式。这种模式也可以是温度相关的。
脂肪的T2弛豫时间变化似乎在被研究的温度区域之内大致是线性的。很可能在接近脂肪的相变温度，T2相关性变得非常非线性，并且T2变化是不可逆的。
本发明的实施例可以基于经优化的T2或T2*加权的序列产生脂肪的定性或定量温度信息。这种信息然后能够组合在如HIFU或其他MR引导的消融方法的应用中。在实践当中，组合PRF和T2加权的方法以从包含水和脂肪两者的组织获得温度信息可能是有用的。
通常，T2或T2*加权的序列取决于其他物理、生理或技术参数，其可能在整个处置流程期间是不稳定的。因此，将所述序列的信号强度与恰好在每次加热事件之前获得的参考图像的比较是至关重要的。那么温度信息是与加热之前的状况相比的温度改变。尽管这一信息非常有用，可能有益的是也获取对绝对温度的测量。这种情况的范例是热在HIFU处置中在若干加热事件之后热量在皮下脂肪中的积聚。在这些情况下，测量与恰好在处置之前的状况相比的T2或T2*的变化将提供更为绝对的标度的温度。
本发明的实施例可以涉及执行如下步骤：
·在MR引导的HIFU消融中，在US处置期间应用PRF序列。
·在预定的时间间隔中，在一个或多个切片位置获得脂肪选择的单激发T2加权的TSE序列。
·获得的信号强度与处置之前的图像相比较。
·预校准的查找表被用于将信号强度改变转换在温度标度中。
·在图像上示出了温度估计，例如，作为色彩覆盖以指示具有可能的安全危险的用户。
存在本发明的若干变型。所述方法的一些基本要素罗列如下：
利用脂肪的T2温度相关性，用于利用T2加权的序列，如多激发或单激发TSE、多激发或单激发GRASE、自旋回波、自旋回波EPI，在HIFU或其他消融试验中的定性或定量温度映射。
利用脂肪的T2*温度相关性，用于利用如FFE或者场回波EPI的T2*加权的序列的定性或定量温度映射。
组合T2*相关性与脂肪和水峰的温度相关的偏移，用于通过以这些效应相互作用的方式在基于FFE的序列中选择TE来进行定性或定量温度映射。
使用与感兴趣组织的T1相比相对长的重复时间，以获得TSE、GRASE、EPI或FFE序列中经优化的T2加权。备选地或者另外，使用低激励翻转角用于梯度回波EPI或FFE。
使用单激发序列或者具有T1饱和的序列以避免由于T1温度相关性的效应。
以这种方式使用T2加权的IR序列，其中T1和T2或者T2*温度效应是互相作用的。通常，这意味着使用短的翻转时间（TI）和长的TE。
随后组合PRF和T2相关的序列以几乎同时获得针对包含水和脂肪的组织的数据。
随后通过使用针对T2或T2*加权的序列的脂肪选择性激励和用于PRF测量的水选择性序列来组合PRF和T2或者T2*相关的序列。利用这种布置，由于饱和效应的序列之间的干扰被最小化。
使用预定函数或查找表来将T2或T2*相关的序列转换为估计的温度数据。这种查找表或函数能够考虑其他温度相关的因素（如磁化或T1）。
获得具有若干TE值的图像，以获得定量T2估计。这将允许更为绝对的温度标度。
本发明的实施例可以用在MR应用中，其中，对组织的温度监测是至关重要的。这样的范例是MR引导的HIFU、MR引导的RF消融或者MR引导的激光消融。
如本文所使用的计算机可读存储介质是可以存储能够由计算装置的处理器执行的指令的任何存储介质。所述计算机可读存储介质可以是计算机可读非短时存储介质。所述计算机可读存储介质还可以是真实计算机可读介质。计算机可读存储介质还可以是指“存储器”。在一些实施例中，计算机可读存储介质还可以存储能够由计算装置的处理器访问的数据。计算机可读存储介质的范例包括，但不限于：软盘、磁硬盘驱动、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、光盘、磁光盘和处理器的寄存器。光盘的范例包括紧凑盘（CD）和数字多功能盘（DVD），例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW或者DVD-R盘。术语计算机可读存储介质还指能够由计算机装置经由网络或通信链接访问的各种类型的读取介质。例如，数据可以通过解调器、通过因特网或者通过局域网来检索。
计算机内存是计算机可读存储介质的范例。计算机内存是能够由处理器直接访问的任何存储器。计算机内存的范例包括，但不限于：RAM存储器、寄存器和寄存器文件。
计算机存储器是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是任何非易失性计算机可读存储介质。计算机存储器的范例包括，但不限于：硬盘驱动、USB拇指驱动、软盘、智能卡、DVD、CD-ROM和固态硬盘驱动。在一些实施例中，计算机存储器还可以是计算机内存或者反之亦然。
本文中所使用的“处理器”涵盖能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。引用包括“处理器”的计算装置应当被解释为可能包含一个以上的处理器。术语计算装置还应当被解释为可能指每个都包括处理器的计算装置的集合或网络。许多程序由多个处理器执行其指令，所述多个处理器可以在同一计算装置内，或者其甚至可以分布在多个计算装置之间。
磁共振数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振设备的天线记录的由核子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振成像（MRI）图像在本文中被定义为在磁共振成像数据之内包含的解剖学数据的重建的二维或三维可视化。这种可视化能够利用计算机执行。
磁共振温度测定数据在本文中被定义为在磁共振成像扫描期间由磁共振设备的天线记录的由核子自旋发射的射频信号的测量结果，其包含可以用于磁共振温度测定的信息。磁共振温度测定是通过测量温度敏感参数的变化实现的。可以在磁共振温度测定期间测量的参数的范例是：质子共振频率偏移、扩散系数、或者T1和/或T2弛豫时间的变化可以用于使用磁共振测量温度。质子共振频率偏移是温度相关的，因为个体质子、氢核子经历的磁场取决于周围分子结构。由于温度影响氢键，温度的升高减弱了分子筛查。这导致质子共振频率的温度相关性。
在一方面中，本发明提供了包括磁共振成像系统的设备。所述磁共振成像系统包括适于生成用于对位于成像体积之内的受检体的核子的磁自旋进行定向的磁场。本文所使用的成像体积涵盖足够均匀以执行磁共振成像数据的采集的磁体的磁场的区域。磁共振成像系统还包括适于利用射频线段采集磁共振数据的射频收发器。应当理解，在本文中，射频收发器还可以是分离的射频发射器和分离的射频接收器。类似的，射频线圈还涵盖分离的发射和接收线圈或天线。所述磁共振成像系统还包括适于对成像体积之内的核子的磁自旋进行空间编码的磁场梯度线圈。术语磁场梯度线圈涵盖所有或者磁场梯度线圈的集合。通常，磁共振成像系统具有三个分离的梯度线圈系统。
磁共振成像系统还包括用于为磁场梯度线圈供应电流的磁场梯度线圈电源。当磁场梯度线圈电源为磁场梯度线圈供应电流时，所述磁场梯度线圈生成磁场。所述磁共振成像系统还包括包含处理器的计算机系统。所述计算机系统适于控制所述设备。亦即，所述计算机系统充当所述设备的控制系统。应当理解，计算机系统和处理器可以实际包括多个计算机系统和/或多个处理器。所述磁共振成像系统还包括包含由处理器执行的机器可读指令的存储器。所述指令的执行令处理器执行利用磁共振成像系统采集磁共振数据的步骤。磁共振数据包括横向弛豫时间测量数据。在本文中所使用的横向弛豫时间测量数据涵盖能够用于推断或计算T2或T2*弛豫时间或T2或T2*加权的图像的信号强度的数据。
指令的执行还令处理器执行如下步骤：根据横向弛豫时间测量数据计算温度测量体积之内的受检体的温度。所述温度测量体积处在成像体积之内。这种设备的范例可能尤其有益，因为横向弛豫时间测量数据被用于计算温度测量体积之内的温度。这在脂肪组织处在温度测量体积之内时尤其有益。这是因为T2或T2*弛豫时间可以用于准确测量脂肪组织中的温度。
在另一实施例中，温度测量体积之内的温度是通过如下中的任一种方式计算的：通过确定T2加权的磁共振图像中的信号强度的变化、通过计算T2弛豫时间，以及通过计算T2*弛豫时间。这一实施例是有利的，因为这些方法中的任一种都可以用于使用横向弛豫时间测量数据来确定温度。
在另一实施例中，温度测量体积包含脂肪组织。
在另一实施例中，所述治疗设备还包括组织加热系统，其用于加热受检体的目标体积。所述目标体积处在成像体积之内。所述计算机系统还适于控制组织加热系统。根据所述实施例，目标体积可以与温度测量体积相同，或者他们可以不同。例如，组织加热系统可以用于加热目标组织并且目标体积的温度可以利用磁共振成像系统直接测量。在其他情况下，目标体积可以利用组织加热系统进行加热并且可以监测邻近目标体积的体积以查看或确保温度测量体积不超出最大阈值温度。例如，激光系统可以用于对组织进行消融并且磁共振成像系统可以用于监测组织的邻近体积。这是尤其是有益的，因为这能够用于确保健康组织在治疗会话期间不受损伤或破坏。
在组织加热系统的另一实施例中，组织加热系统是用于对目标体积进行超声降解的高强度聚焦超声系统。
在另一实施例中，组织加热系统是射频组织加热系统，其用于利用射频能量对目标体积进行加热。
在另一实施例中，组织加热系统是激光消融系统，其用于对目标体积之内的组织进行消融。
在另一实施例中，所述指令还令处理器执行如下步骤：接收指定成像体积之内的目标体积的处置计划。所述处置计划包括用于控制组织加热系统的操作的指令。本文所使用的“处置计划”涵盖一组指令，其或者可以解释成控制信号或者可以解释成是针对组织加热系统的控制信号。
所述指令还令处理器执行如下步骤：通过执行所述处置计划利用组织加热系统对目标体积进行加热。处置计划的执行令处理器发送控制信号到组织加热系统，其令所述组织加热系统对目标体积进行加热。所述指令还令处理器执行如下步骤：在处置计划的执行期间利用磁共振成像系统重复采集磁共振数据。所述指令还令处理器执行如下步骤：重复计算温度测量体积之内的受检体的温度。
所述指令还令处理器执行如下步骤：根据温度测量体积之内的温度在处置的执行期间修改处置计划。这一实施例尤其有利，因为利用磁共振成像系统重复测量或监测了温度测量体积之内的温度。由于这是在处置计划的执行期间完成的，对处置计划的修改可以在空闲时执行以增强执行处置计划的有效性或安全性。
在另一实施例中，存储器包含脉冲序列，其用于控制磁共振成像系统的操作。本文所使用的脉冲序列是一组命令或时序图，其被用于控制利用磁共振成像系统的磁共振数据的采集。所述脉冲序列是反转恢复T2加权的快速（turbo）自旋回波，或者反转恢复T2加权的自旋回波脉冲序列。所述脉冲序列适于利用与T1弛豫时间相比短的反转时间采集横向弛豫时间测量数据和纵向弛豫时间测量数据两者。如本文所使用的，纵向弛豫时间测量数据涵盖磁共振数据，其包含应当被用于推断或计算T1弛豫时间的信息。T1弛豫时间在这一实施例中是指温度测量体积之内的T1弛豫时间。这一实施例是有利的，因为由于T1和T2两者的温度相关性的信号强度变化是附加的，其改善了该方法的灵敏度。
在另一实施例中，磁共振数据还包括质子共振频率偏移数据。如本文所使用的，质子共振频率偏移数据涵盖可以用于确定取决于温度的质子共振频率偏移数据的磁共振数据。指令的执行还令处理器执行如下步骤：根据质子共振频率偏移数据计算温度测量体积之内的受检体的温度。这是有利的，因为除了使用横向弛豫时间测量数据和/或纵向弛豫时间测量数据来确定温度，同时，质子共振频率偏移数据也可以用于确定温度测量体积之内的温度。
在另一实施例中，存储器包含用于控制磁共振成像系统的操作的脉冲序列。所述脉冲序列在交替时间段期间自动获得横向弛豫时间测量数据和质子共振频率偏移数据。这是有利的，因为脉冲序列可以进行修改，从而获得这两种不同类型的数据，这两者都可以用于确定温度。
在另一实施例中，温度测量体积中的每个的温度是根据如下中的任一个单独地确定的：横向弛豫时间测量数据和质子共振频率偏移数据。如果纵向弛豫时间测量数据是可用的，那么同时，这也可以被用于确定温度测量体积中的温度。这一实施例是有利的，因为对于不同类型的组织而言，确定温度的不同方法可以是有益的。例如，对于水或者主要包含水的组织而言，质子共振频率偏移可以提供对温度的准确测量或确定。然而，这在脂肪组织中是不必要的。在这种情况下，使用横向弛豫时间测量数据以确定温度可能是有益的。
在另一实施例中，指令的执行令处理器执行如下步骤：根据磁共振数据计算多个温度测量体积之内的受检体的温度。并非仅确定单个温度测量体积之内的温度，还确定多个体积之内的温度。
在另一实施例中，指令的执行还令处理器执行如下步骤：根据温度测量体积构建温度地图。由于已经在多个温度测量体积中确定了温度，可以构建这些各种温度的绘图（mapping）。指令的执行还令处理器执行如下步骤：根据磁共振数据重建磁共振图像。
指令的执行还令处理器执行如下步骤：通过在磁共振图像上叠加温度地图在显示器上显示热学磁共振图像。这是尤其有利的，因为磁共振图像可以显示解剖学特征并所述温度地图可以用于映射这些不同解剖特征的温度。这对于操作者或医师利用所述设备确定治疗的有效性或者在治疗期间手动变换处置计划可能是有用的。
在另一实施例中，存储器包含脉冲序列，其用于控制磁共振成像系统的操作。所述脉冲序列是如下中的任意一种：快速自旋回波序列、回波平面成像序列、自旋回波脉冲序列和梯度回波序列。
在另一方面中，本发明提供了一种采集磁共振温度测定数据的计算机实施的方法。所述方法包括如下步骤：利用磁共振成像系统采集磁共振数据。所述磁共振数据包括横向弛豫时间测量数据。所述方法还包括如下步骤：根据横向弛豫时间测量数据计算温度测量体积之内的受检体的温度。所述温度测量体积处在成像体积之内。
在另一方面中，本发明提供了一种计算机程序产品，其包括用于由包括磁共振成像系统的设备的计算机系统的处理器执行的机器可执行指令。所述计算机程序部分例如可以是存储在计算机可读存储介质上的计算机可执行代码。所述指令的执行令处理器执行如下步骤：利用磁共振成像系统采集磁共振数据。所述磁共振数据包括横向弛豫时间测量数据。所述指令的执行还令处理器执行如下步骤：根据横向弛豫时间测量数据计算温度测量体积之内的受检体的温度。所述温度测量体积处在成像体积之内。
附图说明
在下文仅通过范例的方式并参考附图描述了本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了图示说明根据本发明的实施例的方法的流程图；
图2示出了图示说明根据本发明的另一实施例的方法的流程图；
图3示出了根据本发明的实施例的设备的功能图；
图4示出了根据本发明的另一实施例的设备的功能图；
图5示出了根据本发明的另一实施例的设备的功能图；
图6示出了图示说明利用T1弛豫率的值可以如何确定温度的绘图；
图7示出了可以使用T2弛豫率确定脂肪或脂肪性组织的温度的绘图；
图8示出了可以用于图示说明质子共振频率偏移和T2加权的脉冲序列可以如何整合的时间线；
图9示出了整合质子共振频率偏移和T2加权的脉冲序列的备选方法；
图10示出了图示说明质子共振频率偏移脉冲序列与T2加权的脉冲序列的交错并且在通过组织加热系统执行加热时的时间线；
图11示出了可以用于质子共振频率偏移和T2*加权的成像两者的梯度回波EPI脉冲序列的时序图；以及
图12示出了能够用于T2加权成像的针对快速自旋回波脉冲序列的图。
附图标记列表
具体实施方式
在这些附图中，相似标记的元件或者是等价元件或者执行相同的功能。如果功能是等价的，先前已论述的元件将不必在之后的附图中进行描述。
图1示出了图示说明根据本发明的实施例的方法的流程图。步骤100，采集磁共振数据，其包括横向弛豫时间测量数据，在步骤102中，根据所述横向弛豫时间测量数据计算温度体积之内的受检体的温度。
图2示出了图示说明根据本发明的另一实施例的方法的流程图。在步骤200中，所接收的处置计划指定目标体积。在步骤202中，通过执行处置计划由组织加热系统对目标体积进行加热。在步骤204中，由设备重复采集磁共振数据，并且磁共振数据包括横向弛豫时间测量数据。在步骤206中，根据横向弛豫时间测量数据重复计算温度体积之内的受检体的温度。在步骤208中，根据重复计算的温度在处置计划的执行期间修改所述处置计划。
图3示出了根据本发明的实施例的设备300的实施例。设备300包括磁共振成像系统302和高强度聚焦超声系统304。磁共振成像系统302可以用于利用高强度聚焦超系统304对治疗进行引导。
磁共振成像系统302包括磁体306。在这一附图中，示出了具有穿过中心的孔膛的环形磁体。然而，可以使用其他类型的磁体，诸如所谓的开放性线圈磁体或者螺旋管形磁体。在磁体306的孔膛之内，存在成像体积308，其中磁场足够均匀以执行磁共振成像。受检体310还位于磁体306的孔膛之内并且受检体310的部分处在成像体积308之内。受检体310位于受检体支撑物312上。磁场梯度线圈314同样处在磁体的孔膛之内。磁场梯度线圈314被连接到磁场梯度线圈电源316，其向磁场梯度线圈314供应电流。射频线圈318邻近成像体积308。射频线圈318被连接到射频收发器320。
高强度聚焦超声系统304包括超声换能器322，其浸入流体填充的腔室324中。在这一附图中未示出的是用于为超声换能器供应电力的电源。还存在用于在某些实施例中物理地移动超声换能器322的机构。流体填充的腔室324是为了将超声能量良好地耦合到受检体310。流体填充的腔室324具有超声窗325，其对腔室进行封闭，然而允许超声通过。受检体支撑物312具有开口，利用所述开口凝胶盘327被置于超声窗口325上。凝胶盘327提供超声窗325与受检体310之间的超声耦合。点线326示出了聚焦的超声向受检体310之内的超声降解区328的传输的大致方向。超声降解区328被示出为处在目标区330之内。在治疗的过程中，在超声降解区328中生成聚焦的超声，以对目标区330进行加热。温度测量区332邻近目标区330。磁共振成像系统302用于监测温度测量体积中的温度。
高强度聚焦超声系统304、射频收发器320和磁场梯度线圈电源316全部连接到计算机系统336的硬件接口。计算机系统336被用于控制设备300并且包括处理器338。处理器338被连接到硬件接口334和用户接口340。所述用户接口包括操作员可能用于与计算机系统336进行交互的装置。例如，所述硬件接口可以是鼠标、键盘和显示器。由计算机系统336绘制的图像可以在用户接口340的显示器上显示。处理器338还被示为被连接到计算机存储器342和计算机内存344。
计算机存储器342被示为包含通过磁共振成像系统302采集的磁共振数据346。所述计算机存储器342还包括从磁共振数据346重建的磁共振成像图像。计算机存储器342还包含处置计划350。计算机存储器342还包含脉冲序列352，其包含时序图，所述时序图被用于操作磁共振成像系统302。计算机内存344被示为包含磁共振成像控制模块。磁共振成像控制模块354包含计算机可执行代码，其用于控制磁共振成像系统302的操作。磁共振成像控制模块354使用脉冲序列352来生成针对磁共振成像系统302的控制命令。
计算机内存344还包含组织加热系统控制模块356。组织加热系统控制模块356包含用于控制组织加热系统304的操作的可执行指令。在其他实施例中，组织加热系统控制模块356包含用于操作不同类型的组织加热系统的代码。计算机内存344还包含温度计算模块358。温度计算模块包含计算机可执行代码，其使用磁共振数据346来计算温度测量体积360的温度。内存344还被示为包含处置计划修改模块360。处置计划修改模块360包含计算机可执行代码，其使用温度测量体积332的温度的值作为输入来修改处置计划350。计算机内存被示为还包含图像重建模块362。所述图像重建模块包含计算机可执行代码，其能够使用磁共振数据346生成磁共振成像图像348。
图4示出了根据本发明的其他实施例的设备400。在图4中示出的设备400非常类似于在图3中示出的设备。并非使用高强度聚焦超声系统，利用射频线圈402和射频发生器404对目标体积330进行加热。目标区330本质上是利用射频能量进行加热的。正如先前的实施例，利用磁共振成像系统302测量温度测量体积332之内的温度。在这一实施例中，组织加热系统控制模块36被用于控制射频发生器404。
图5示出了根据本发明的另一实施例的设备500。在图5中示出的设备500类似于在图3和4中示出的设备。在图5中示出的实施例中，相反，激光器502被用于对目标区330进行加热。存在由处理器338经由硬件接口334进行控制的激光器502。激光器502经由光纤504连接到激光器线缆506。激光器线缆506被有创的插入到受检体310中。激光器线缆506被用于聚焦在目标区330中并对其中的组织进行消融。磁共振成像系统302被用于监测温度测量体积332中的温度332。在这一实施例中，组织加热系统控制模块356被用于控制激光器502。
图6示出了图示说明可以如何使用T1弛豫率的值确定温度测量体积中的温度的绘图。性能测量，体外脂肪样本被通过磁共振成像系统之内的水浴温热。热电偶被用于测量脂肪样本的实际温度。T1值是利用IR脉冲序列测量的。X轴是摄氏温度。Y轴是R1值。R1值是T1弛豫率上的一个。点是测量的值，并且实线是对数据的线性拟合。图6中的图图示了T1值可以被用于利用磁共振成像测量脂肪的温度。
图7示出了图示说明T2弛豫率可以如何被用于利用磁共振成像管理脂肪或脂肪性组织的温度。在这一绘图中示出的T2值是使用SE和TSE脉冲序列测量的。存在分别为5、13和20的内部回波间隔。如根据图6，X轴示出了摄氏温度。Y轴示出了R2值。R2是T2值上的一个。在图10中示出了三组数据。点和线标记700对应于五毫秒的内部回波间隔。所述点是实际数据并且所述线是线性拟合。利用线和点标记702示出了相同内容。线和点标记702是针对13毫秒。线和点标记704是针对20毫秒的回波间隔值。
图8示出了可以被用于图示可以如何整合质子共振频率偏移（PRF）和T2加权（2W）脉冲序列。标记的区域800是能够测量PRF或质子共振频率偏移的脉冲序列何时能够被测量。标记的时间线802的部分表示采集可以被用于确定T2弛豫率的数据的脉冲序列何时被测量。
交错PRF和T2加权的序列的一个可能时机。在具有T2w（或者T2w*）序列的N2切片（可以部分相同或者与PRF完全不同的切片）之后，利用PRF序列获得N1切片，其中，N1是预定数量的切片，并且N2是第二预定数量的切片。在那之后，获得具有PRF的N1切片等。在这一布置中，利用相同的间隔，即具有相同时间分辨率的这两个序列的温度信息，来更新这两个序列。
图9示出了交错PRF和T2加权的脉冲序列的备选方法。标记的时间线900的部分是何时执行PRF脉冲序列。标记的时间线902的部分是何时执行T2加权的脉冲序列。
交错PRF和T2加权（T2w）序列的一个可能时机。T2w*是针对T2*加权的图像的缩写。PRF序列被重复N次，在此之后，获得T2w（或者T2*）序列。在那之后，再次N次获得PRF等。在这一布置中，比T2w图像更为频繁地更新PRF图像。另一修改是在每个时间段中仅收集k空间中的部分以进一步调节图像质量对时间分辨率点。
图10示出了图示说明PRF脉冲序列与T2加权的脉冲序列的交错，连同何时由组织加热系统执行加热。标记的时间线1000的部分是何时执行PRF脉冲序列。初始，其被视为在启动加热1006之前执行参考测量1004。参考测量1004是进行基线测量。在启动加热1006之后，执行额外的PRF脉冲序列和T2W脉冲序列，以在加热过程期间测量加热。
时序图示出了在开启加热装置（例如聚焦的超声）如何获得一个或多个参考图像。
图11示出了可以用于PRF和T2W*成像两者的梯度回波脉冲序列的时序图。针对RF的时序图是标记1100。梯度切片是标记1102。梯度相位是标记1104并且梯度读数是标记1106。由条形标记1108指示时间重复。由条形标记1110来表示时间对回波。凸起1112指示这种脉冲序列重复n次。对应的回波被标记E1到En。
梯度回波EPI序列的时序图，其能够被用于PRF和T2w*成像两者。有效回波时间TE（实质是指采集k空间的中心的回波）限定针对这两种目的的序列o的灵敏度。所述序列能够是单次激发，当在单个激励（阿尔法）脉冲之后收集所有相位编码时；或者是多激发，当收集编码的部分时，并且之后利用不同的相位编码重复所述序列。
图12示出了针对快速自旋回波脉冲序列的图，其能够用于两种T2W成像。条形标记1200示出了RF时序。条形标记1202示出了针对G切片参数的时序。1204示出了针对G相位的值。1206示出了针对G读数的值。条形标记1208表示内部回波间隔或IES。条形标记1112指示执行N次回波的读取。对应的回波被标记E1到En。
正如之前所提及的，图12示出了能够用于T2w成像两者的快速自旋回波（TSE）序列的时序图。有效回波时间（TE）（实质是指采集k空间的回波）限定用于所述目的的序列的灵敏度。所述序列或者能够是单激发，当在单激励脉冲之后收集所有相位编码时；或者能够是多激发，当收集编码的部分时，并且之后利用不同的相位编码重复所述序列。内部回波间隔（IES）影响序列到J耦合效应的灵敏度。存在序列的变型，其中产生具有不同有效回波时间的两幅（或者在原理上更多）图像。这将允许对T2的定量估计。
尽管已经在附图和先前的描述中详细地图示和描述了本发明，这样的图示说明和描述被认为是例示性或者示范性的，而非限制性的，本发明并不限于所公开的实施例。
本领域技术人员在对附图、公开和权利要求的研究之后，在实践所主张的本发明的同时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或者其他单元可以实现在权利要求中援引的若干项的功能。基本的事实是在互不相同的从属权利要求中援引特定措施并不指示不能对这些措施进行组合以获益。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或者固定介质，其与其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部分，但也能够以其他形式进行分布，诸如经由因特网或其他有线或无线通信系统。权利要求书中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种包括磁共振成像系统(302)的设备(300、400、500)，所述磁共振成像系统包括：
-磁体(306)，其适于生成磁场以对位于成像体积(308)之内的受检体(310)的核子的磁自旋进行取向；
-射频收发器(320)，其适于利用射频线圈(318)采集磁共振数据(346)；
-磁场梯度线圈(314)，其适于对所述成像体积之内的核子的所述磁自旋进行空间编码；
-磁场梯度线圈电源(316)，其适于为所述磁场梯度线圈供应电流；
-计算机系统(336)，其包括处理器(338)，其中，所述计算机系统适于控制所述设备；以及
-存储器(342、344)，其包含用于由所述处理器执行的机器可读指令(354、356、358、360、362)，其中，所述指令的执行令所述处理器执行如下步骤：
-利用所述磁共振成像系统采集(100、204)磁共振数据，其中，所述磁共振数据包括横向弛豫时间测量T2或T2*数据以及质子共振频率偏移数据，其中，至少所述横向弛豫时间测量T2或T2*数据是利用快速自旋回波(TSE)序列采集的，以及
-根据所述横向弛豫时间测量T2或T2*数据计算(102、206)温度测量体积(332)之内的所述受检体的温度，结合根据所述质子共振频率偏移数据计算所述温度测量之内的所述受检体的温度，其中，所述温度测量体积处在所述成像体积之内。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述机器可读指令包括使所述横向弛豫时间测量数据的采集与所述质子共振频率偏移数据的采集交替。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述机器可读指令包括使测量或监测所述温度重复地进行以及使更新所述质子共振频率偏移数据比横向弛豫时间测量数据更频繁。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述横向弛豫时间测量数据的采集包括脂肪选择性激励并且根据所述质子共振频率偏移数据的所述温度测量包括水选择性激励。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述横向弛豫时间测量数据的采集包括比所述温度测量体积中的组织的纵向弛豫时间(T1)更长的重复时间。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述横向弛豫时间测量数据的采集包括具有低翻转角的梯度回波序列，具体而言，所述翻转角小于30°或者小于5°。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括组织加热系统(304、404、402、502、504、506)，其用于对所述受检体的目标体积(330)进行加热，其中，所述目标体积处在所述成像体积之内，并且其中，所述计算机系统还适于控制所述组织加热系统。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述组织加热系统是如下中的任意一种：对所述目标体积进行超声降解的高强度聚焦超声系统(304)、用于利用射频能量对所述目标体积进行加热的射频组织加热系统(402、404)以及用于对所述目标体积之内的组织进行消融的激光消融系统(502、504、506)。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，所述指令还令所述处理器执行如下步骤：
-接收(200)指定所述成像体积之内的所述目标体积的处置计划(350)，其中，所述处置计划包括用于控制所述组织加热系统的操作的指令；
-通过执行所述处置计划而利用所述组织加热系统来加热(202)所述目标体积；
-在所述处置计划的执行期间利用所述磁共振成像系统重复地采集(204)磁共振数据；
-重复地计算(206)所述温度测量体积之内的所述受检体的所述温度；以及
-根据所述温度测量体积之内的所述温度在所述处置的执行期间修改(208)所述处置计划。
10.根据权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中，所述存储器包含脉冲序列(352)，其用于控制所述磁共振成像系统的操作，其中，所述脉冲序列是反转恢复T2加权的快速自旋回波序列，其中，所述脉冲序列适于通过利用与T1弛豫时间相比短的反转时间来采集横向弛豫时间测量T2或T2*数据和纵向弛豫时间测量T1数据两者。
11.根据权利要求7所述的设备，其中，所述温度测量体积之内的所述受检体的温度是根据如下中的任一个单独地确定的：所述横向弛豫时间测量数据和所述质子共振频率偏移数据。
12.根据权利要求1或7所述的设备，其中，所述指令的执行还令所述处理器执行如下步骤：
-根据所述温度测量体积构建温度地图；
-根据所述磁共振数据重建磁共振图像；以及
-通过在所述磁共振图像上叠加所述温度地图而在显示器上显示热学磁共振图像。
13.一种采集磁共振温度测定数据的计算机实施的方法，所述方法包括如下步骤：
-利用磁共振成像系统(302)实施快速自旋回波(TSE)序列来采集(100、204)磁共振数据(346)，其中，所述磁共振数据包括横向弛豫时间测量T2或T2*数据以及质子共振频率偏移数据；以及
-根据所述横向弛豫时间测量T2或T2*数据计算(102、206)温度测量体积(332)之内的受检体(310)的温度，结合根据所述质子共振频率偏移数据计算所述温度测量之内的所述受检体的温度，其中，所述温度测量体积处在所述磁共振成像系统的成像体积(308)之内。
14.一种采集磁共振温度测定数据的装置，包括：
-用于利用所述磁共振成像系统实施快速自旋回波(TSE)序列来采集磁共振数据的模块，其中，所述磁共振数据包括横向弛豫时间测量T2或T2*数据以及质子共振频率偏移数据；以及
-用于根据所述横向弛豫时间测量T2或T2*数据计算温度测量体积(332)之内的受检体(310)的温度，结合根据所述质子共振频率偏移数据计算所述温度测量之内的所述受检体的温度的模块，其中，所述温度测量体积处在所述磁共振成像系统的成像体积(308)之内。
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