CN107427257B - 使用质子共振频率和t1测量的磁共振成像温度测定 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种操作具有磁共振成像系统(102)的医学器械(100、400、500、600)的方法。所述方法包括：通过根据T1测量磁共振成像协议控制所述磁共振成像系统来采集(202)平衡磁化磁共振成像数据(148)，并且计算平衡磁化基线图像(156)。所述方法还包括根据质子共振频移磁共振成像协议来采集(206)动态PRFS磁共振数据。所述方法还包括根据所述T1测量磁共振成像协议来重复地采集(208)磁共振数据部分(152)，所述T1测量磁共振成像协议具有在所述采集的开始处的饱和准备(804)。对所述动态PRFS磁共振数据的所述采集以及对所述磁共振数据部分的所述采集是交错的。所述方法还包括将所述磁共振数据部分重复地重新汇集(212)成动态T1磁共振数据。所述方法还包括使用所重新汇集的动态T1磁共振数据和所述平衡磁化基线图像来重复地计算(214)T1图(158)。所述方法还包括使用所述动态PRFS磁共振数据和所述T1图来重复地计算(216)PRFS相位校准(160)。所述方法还包括在已经计算了所述PRFS相位校准的情况下使用所述动态PRFS磁共振数据和所述PRFS相位校准来计算(218)PRFS温度图(162)。

Description

使用质子共振频率和T1测量的磁共振成像温度测定

技术领域

本发明涉及磁共振成像，具体涉及磁共振成像温度测定。

背景技术

磁共振温度测定可以被用于确定体积的绝对温度或温度的变化，这取决于所使用的技术。为了确定绝对温度，通常测量若干磁共振峰。测量温度的变化的方法通常更快，并且已经被用于进行温度测量以用于引导热处置。例如，基于质子共振频移(PRFS或PRF)的MR温度测定可以被用于快速并且准确地提供温度图。然而，基于PRFS的方法依赖于进行准确的相位校准，这继而非常容易受到磁体的B0场的变化的影响。

Todd,N.、Diakite,M.、Payne,A.和Parker,D.L.在Magn Reson Med，69:62-70.doi:10.1002/mrm.24228(2013)上的期刊文章“Hybrid proton resonance frequency/T1technique for simultaneous temperature monitoring in adipose and aqueoustissues”描述了一种组合的T1和PRFS脉冲序列，其中，以两个翻转角随每个时间帧交错的动态模式来运行标准RF扰相梯度回波序列。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供了一种医学器械、一种操作医学器械的方法、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。

如本领域技术人员将领会到的，本发明的各方面可以被实施为装置、方法、或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例的形式、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)的形式、或者组合软件方面与硬件方面的实施例(其在本文中全部可以被统称为“电路”、“模块”或“系统”)的形式。此外，本发明的各方面可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品被实施在一个或多个计算机可读介质上，所述一个或多个计算机可读介质具有被嵌入在其上的计算机可执行代码。

可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。如在本文中所使用的‘计算机可读存储介质’涵盖可以存储能由计算设备的处理器执行的指令的任何有形存储介质。计算机可读存储介质可以被称为计算机可读非瞬态存储介质。计算机可读存储介质也可以被称为有形计算机可读介质。在一些实施例中，计算机可读存储介质也可以能够存储能够由计算设备的处理器访问的数据。计算机可读存储媒介的范例包括，但不限于：软盘、磁硬盘驱动器、固态硬盘、闪速存储器、USB拇指驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、磁光盘、以及处理器的寄存器文件。光盘的范例包括压缩盘(CD)、数字多用盘(DVD)和蓝光盘(BD)，例如，CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW、DVD-R、BD-R或BD-RE盘。术语计算机可读存储介质也指代能够由计算机设备经由网络或通信链路进行存取的各种类型的记录媒介。例如，可以在调制解调器上、在互联特网上、或者在局域网上检索数据。可以使用任何适当的介质来发送在计算机可读介质上嵌入的计算机可执行代码，所述任何适当的介质包括，但不限于：无线、有线、光纤缆线、RF等，或者前面的任何合适的组合。

计算机可读信号介质例如可以包括在基带中或者作为载波的部分的、在其中实现计算机可执行代码的传播的数据信号。这样的经传播的信号可以采用各种形式中的任何形式，包括，但不限于：电磁、光学、或者其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：所述计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且其能够传送、传播或传输用于由指令执行系统、装置或设备使用或者与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

‘计算机存储器’或‘存储器’是计算机可读存储介质的范例。计算机存储器是能由处理器直接访问的任何存储器。‘计算机存储装置’或‘存储装置’是计算机可读存储介质的另外的范例。计算机存储装置是任何非易失性计算机可读存储介质。在一些实施例中，计算机存储装置也可以是计算机存储器，或者反之亦然。

本文中所使用的‘处理器’涵盖能够运行程序或机器可执行指令或计算机可运行代码的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的引用应当被解读为可能包含多于一个处理器或处理核。处理器例如可以是多核处理器。处理器也可以指代在单个计算机系统之内或者被分布在多个计算机系统之间的处理器的集合。术语计算设备也应当被解读为可能指代计算设备的集合或网络，所述计算设备中的每个计算设备均包括一个或多个处理器。计算机可运行代码可以由可以在同一计算设备之内或者甚至可以被分布在多个计算设备上的多个处理器来运行。

计算机可执行代码可以包括使处理器执行本发明的一方面的机器可执行指令或程序。用于执行针对本发明的各方面的操作的计算机可执行代码可以被写成一种或多种编程语言的任何组合，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和常规流程编程语言(例如，“C”编程语言或类似的编程语言)，并且被编译成机器可执行指令。在一些实例中，计算机可运行代码可以是高级语言的形式或者是预编译的形式，并且可以与解读器联合使用，所述解读器联机生成机器可执行指令。

计算机可执行代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上、或者完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))或者通过可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接而被连接到用户的计算机。

参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)以及计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述了本发明的各方面。应当理解，在适当时能够由计算机可执行代码形式的计算机程序指令来实施流程图、图示和/或框图的框的每个框或部分。还应当理解，当不相互排斥时，可以对不同的流程图、图示和/或框图中的框进行组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或者其他可编程数据处理装置的处理器以生产机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。

这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质能够引导计算机、其他可编程数据处理装置或者其他设备来以特定的方式工作，使得被存储在计算机可读介质中的指令产生制品，所述制品包括实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。

计算机程序指令也可以被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或者其他设备上，以引起要在计算机、其他可编程装置或者其他设备上执行的一系列操作步骤，以产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上运行的指令提供用于实施在流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。

如在本文中所使用的‘用户接口’是允许用户或操作者与计算机或计算机系统进行交互的接口。‘用户接口’也可以被称为‘人机接口设备’。用户接口可以向操作者提供信息或数据和/或从操作者接收信息或数据。用户接口可以使得来自操作者的输入能够被所述计算机接收，并且可以将来自计算机的输出提供给用户。换言之，用户接口可以允许操作者控制或操纵计算机，并且所述接口可以允许计算机指示操作者的控制或操纵的效果。显示器或图形用户接口上对数据或信息的显示是向操作者提供信息的范例。通过键盘、鼠标、跟踪球、触控板、指点杆、图形输入板、操纵杆、游戏手柄、网络摄像头、头戴式设备、变速杆、方向盘、脚踏板、有线手套、跳舞毯、遥控器以及加速度器来接收数据全部是使得能够从操作者接收信息或数据的用户接口部件的范例。

如在本文中所使用的‘硬件接口’涵盖使得计算机系统的处理器能够与外部计算设备和/或装置进行交互和/或控制外部计算设备和/或装置的接口。硬件接口可以允许处理器向外部计算设备和/或装置发送控制信号或指令。硬件接口也可以使得处理器能够与外部计算设备和/或装置交换数据。硬件接口的范例包括，但不限于：通用串行总线、IEEE1394端口、并行端口、IEEE 1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、蓝牙连接、无线局域网连接、TCP/IP连接、以太网连接、控制电压接口、MIDI接口、模拟输入接口、以及数字输入接口。

本文中所使用的‘显示器’或‘显示设备’涵盖适用于显示图像或数据的输出设备或用户接口。显示器可以输出视觉、听觉和/或触觉的数据。显示器的范例包括，但不限于：计算机监视器、电视屏幕、触摸屏、触觉电子显示器、盲文屏幕、阴极射线管(CRT)、存储管、双稳显示器、电子纸、矢量显示器、平板显示器、真空荧光显示器(VF)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器(OLED)、投影仪、以及头戴式显示器。

医学图像数据在本文中被定义为已经使用医学成像扫描器采集的二维数据或三维数据。医学成像扫描器在本文中被定义为适用于采集关于患者的身体结构的信息并且构建二维医学图像数据或三维医学图像数据的集合的装置。医学图像数据能够被用于构建对医师的诊断有用的可视化。能够使用计算机来执行该可视化。

磁共振(MR)数据在本文中被定义为是在磁共振成像扫描期间由磁共振装置的天线所记录的、通过原子自旋发射的射频信号的测量结果。磁共振数据是医学图像数据的范例。磁共振成像(MRI)图像在本文中被定义为是对在磁共振成像数据之内所包含的解剖学数据所重建的二维可视化或三维可视化。能够使用计算机来执行该可视化。

磁共振数据可以包括在磁共振成像期间由磁共振装置的天线对通过原子自旋发射的射频信号的测量结果，所述磁共振数据包含可以被用于磁共振温度测定的信息。磁共振温度测定通过测量温度敏感参数的变化来工作。可以在磁共振温度测定期间测量的参数的范例是：质子共振频移、扩散系数，或者T1和/或T2弛豫时间的变化可以被用于使用磁共振来测量温度。质子共振频移是温度相关的，这是因为个体质子、氢原子经历的磁场取决于周围的分子结构。归因于温度影响氢键，温度的升高减小了分子筛。这引起质子共振频率的温度相关性。

质子密度线性地依赖于平衡磁化。因此，能够使用质子密度加权图像来确定温度变化。

弛豫时间T1、T2和T2星(有时写作T2*)也是温度相关的。因此，T1、T2和T2星加权图像的重建能够被用于构建热图或温度图。

温度也影响水溶液中分子的布朗运动。因此，能够测量扩散系数的脉冲序列(例如，脉冲扩散梯度自旋回波)可以被用于测量温度。

使用磁共振测量温度的最有用的方法之一是测量水质子的质子共振频率(PRF)移位。质子的共振频率是温度相关的。由于体素中的温度变化，频移将使水质子的测量相位改变。因此，能够确定两幅相位图像之间的温度变化。确定温度的这种方法具有以下优点：即，其与其他方法相比相对较快。

本文中所使用的‘超声窗口’涵盖对超声波或超声能量有效透明的窗口。通常，薄膜或膜被用作超声窗口。所述超声窗口例如可以由BoPET(双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯)的薄的膜制成。

在一个方面中，本发明提供了一种医学器械。所述医学器械包括用于采集成像区内的磁共振数据的磁共振成像系统。所述医学器械还包括存储机器可执行指令的存储器。所述存储器还存储第一脉冲序列命令、第二脉冲序列命令、以及第三脉冲序列命令。在本文中所使用的脉冲序列命令要么是可以被用于直接控制磁共振成像系统的命令，要么是可以被转换成这样的命令的数据。例如，通常依据时序图来定义脉冲序列。被用于定义时序图的数据可以被转换成用于控制磁共振成像系统的命令。脉冲序列命令也可以控制用于控制其他器械的操作的控制数据，所述其他器械可以与磁共振成像系统结合使用。例如，脉冲序列命令也可以包含用于控制温度控制系统的命令。

第一脉冲序列命令使磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集平衡磁化磁共振数据。术语平衡磁化磁共振数据是这样的标签：其指代根据T1测量磁共振成像协议而采集的特定磁共振数据。第二脉冲序列命令使磁共振成像系统根据质子驻留频移磁共振成像协议来采集动态PRFS磁共振数据。缩写PRFS被用作针对质子共振频移的缩写。第三脉冲序列命令使磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集动态T1磁共振数据。第三脉冲序列命令还使磁共振成像系统顺序地采集T1磁共振数据，作为磁共振数据部分的集合。第一脉冲序列命令使得立刻采集T1磁共振成像协议的整个k空间。第三脉冲序列命令使得在磁共振数据部分中采集k空间数据。例如，可以针对所采集的磁共振数据部分中的每个部分来勾画在k空间中的轨迹。

所述医学器械还包括用于控制医学器械的处理器。所述处理器例如也可以被认为是控制器。所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集平衡磁化磁共振成像数据。T1测量磁共振成像协议是用于测量针对被成像的每个体素的T1值的磁共振成像协议。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述平衡磁化磁共振成像数据来计算平衡磁化基线图像。针对被成像的每个体素，计算平衡磁化，并且这可以被表示为图像或数据的二维阵列或三维阵列中的值的集合。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过利用所述第二脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重复地采集所述PRFS磁共振数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过利用所述第三脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重复地采集磁共振数据部分。对所述PRFS磁共振数据的采集以及对所述磁共振数据部分的采集是交错的。换言之，与采集磁共振数据部分的集合的一部分交错地采集所述PRFS磁共振数据。所述磁共振数据部分属于磁共振数据部分的集合。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在磁共振数据部分的完整集合被采集之后将磁共振数据部分的集合重复地重新汇集成动态T1磁共振数据。由于PRFS磁共振数据和磁共振数据部分实际上是交错采集的，因此，磁共振数据部分的完整集合将被采集。在这一点上，它们被重新汇集成完全的动态T1磁共振数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用重新汇集的动态T1磁共振数据与所述平衡磁化图像来计算T1图。对所述T1图的计算是通过使用所述平衡磁化图像来实现的。所述平衡磁化图像是根据在所述第一PRFS磁共振数据被采集之前所采集的数据来重建的。

因此，对所述PRFS磁共振数据的采集并不干扰对所述平衡磁化基线图像的测量。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述PRFS磁共振数据和所述T1图来计算PRFS相位校准。测量温度的质子共振频移方法是非常快速并且准确的；然而，这容易受到B0漂移的影响。然而，B0漂移是发生在与磁共振数据的采集相当的时间尺度上的情况。通过在对正常PRFS磁共振数据的采集期间重复地采集T1磁共振数据，所重新汇集的磁共振数据部分能够被用于周期性地重新校准PRFS方法。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在已经计算了所述PRFS相位校准的情况下使用所述PRFS磁共振数据和所述PRFS相位校准来计算PRFS温度图。在其他范例中，所述第一PRFS相位校准是通过使用所述第一PRFS磁共振数据来计算的。例如，身体内的温度分布可以被假定并且被用于计算初始校准。例如，能够在执行对组织的实际加热之前采集的第一动态PRFS磁共振数据能够被用于初始PRFS相位校准。在其他范例中，所述T1数据以及根据所述平衡磁化基线图像的基线磁化可以被用于根据所述T1值来计算温度，所述温度然后用于初始地计算PRFS相位校准。

该实施例可以是有益的，因为其提供了使用测量温度的PRFS方法来测量对象的温度以用于磁共振成像的稳定方式。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还可以使所述处理器在显示器上显示PRFS温度图，以将所述PRFS温度图存储在计算机存储装置中或者经由网络或其他数据传输系统将所述PRFS温度图发送到另一计算机系统。

在另一实施例中，所述指令的运行还使所述处理器根据从磁共振数据部分的集合选择的选定磁共振数据来重复地计算动态图像。所述选定磁共振数据被选择为使得所述选定磁共振数据部分使纵向磁化最大化。每次磁共振数据部分被采集时，得到从饱和准备的不同延迟的测量结果。在从饱和准备进一步及时采集的数据对于纵向磁化的恢复需要更多时间。在已经采集并组合了磁共振数据部分的整个集合之后。能够从磁共振数据部分中的每个部分中移除所述选定磁共振数据。这些数据被选择为使得仅使纵向磁化最大化的那些部分被选择(即，以从饱和准备的最大延迟而采集的数据)。对该数据的选择得到了具有接近平衡值的纵向磁化的动态图像。这继而实现了动态图像与平衡磁化基线图像之间的直接比较。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述平衡磁化基线图像和所述动态图像来重复地检测在预定阈值之上的对象运动。所述磁共振数据部分仅是完整k空间的一部分；然而，磁共振数据部分的完全的集合可以被用于重建这样的图像：所述图像可以与所述平衡磁化基线图像进行比较。

在另一实施例中，所述动态图像是根据T1弛豫曲线中的后期(late)采集的数据、即根据数据部分的末端处的数据来计算的。T1弛豫曲线中的后期在本文中意指被选择为重建动态图像的磁共振数据部分是最后一个采集的或者是所采集的最后若干个采集的一个。纵向磁化具有基本恢复的机会，其使得动态图像能够与平衡磁化基线图像直接进行比较。平衡磁化图像在本文中也可以被称为M₀图像。

根据T1弛豫曲线中的后期采集的数据计算动态图像可以是有利的，因为所得到的动态图像的对比度将与平衡图像的对比度相似。本领域已知的各种不同的技术可以被用于检测当平衡磁化基线图像被采集时对象是否已经移动超出高于预定阈值。

由于磁共振数据部分被相对频繁地采集，这使得能够快速地检测对象的运动。这可以使得能够快速地确定PRFS温度图是否不再有效。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在检测到对象运动的情况下通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重新采集平衡磁化磁共振数据。在一些实例中，这可能要求暂停对磁共振数据的一起的采集，以便使得平衡磁化能够恢复到其平衡状态。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在检测到对象运动的情况下根据所述平衡磁化磁共振成像数据来重复地重新计算所述平衡磁化基线图像。在一些实例中，该步骤也可以涉及计算新的PRFS相位校准。该实施例可以具有这样的益处：即，能够快速地检测对象的运动，并且能够进行对PRFS温度图的校正。这可以得到更加准确的PRFS温度图。

在另一实施例中，使用互相关算法来检测对象运动。

在另一实施例中，使用刚体运动检测算法来检测对象运动。

在另一实施例中，使用弹性配准算法来检测对象运动。

在另一实施例中，使用光学流算法来检测对象运动。

在另一实施例中，所述医学器械还包括用于改变靶区内的温度的温度控制系统。所述靶区处在所述成像区之内。

在另一实施例中，所述温度控制系统是高强度聚焦超声系统。

在另一实施例中，所述温度控制系统是射频组织加热系统。

在另一实施例中，所述温度控制系统是微波施加器。

在另一实施例中，所述温度控制系统是低温消融器。

在另一实施例中，所述温度控制系统是激光器。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器接收温度控制系统命令，所述温度控制系统命令使所述温度控制系统改变所述靶区的温度。所述温度控制系统命令可以是所述处理器用于直接控制所述温度控制系统的命令，或者所述温度控制系统命令可以是用于生成被用于控制所述温度控制系统的命令的命令或数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述PRFS温度图来重复地改变所述温度控制系统命令。这些步骤有效地形成了用于控制所述温度控制系统的控制环。例如，所述温度控制系统命令可以指定对象内的要在一持续时间内被加热到特定温度的区域或特定位置。所述PRFS温度图能够被用作反馈以准确地控制所述温度控制系统来遵循所述温度控制系统命令。

在另一实施例中，所述医学器械还包括具有显示器的用户接口。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在所述显示器上显示所述PRFS温度图。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器从所述用户接口接收控制数据。所述控制数据例如可以包括要对所述对象的特定区域进行加热或不加热的命令。所述用户控制数据也可以包括改变所述温度控制系统的行为的数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述用户控制数据来改变所述温度控制系统命令。

在另一实施例中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器利用所述温度控制系统命令来控制所述温度控制系统。

在另一实施例中，所述T1磁共振成像协议是饱和恢复look-locker磁共振成像协议。

在另一实施例中，所述磁共振成像系统的运行使所述处理器在预定时间间隔之后执行以下操作：通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重新采集所述平衡磁化磁共振成像数据，并且在检测到所述对象运动的情况下根据所述平衡磁化磁共振成像数据来重新计算平衡磁化图像。在一些范例中，所述PRFS相位校准也可以被重新计算。在该范例中，在经过一段时间后采集并计算平衡磁化图像。即使例如尚未检测到对象运动，这仍然有益于周期性地检查以确保平衡磁化图像仍是准确的。

在另一实施例中，所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统在每个磁共振数据部分的采集的开始处执行饱和准备。这里所使用的饱和准备涵盖射频脉冲和梯度脉冲，其将纵向磁化减小到零并且破坏所有横向磁化。在该文献中，所述饱和准备有时被称为“饱和准备脉冲”。

这可以是有益的，因为饱和射频准备将纵向磁化减小到零，这有效地消减了在进行T1测量之前立即执行PRFS测量的影响。

在另一方面中，本发明提供了一种操作医学器械的方法。所述医学器械包括用于采集成像区内的磁共振数据的磁共振成像系统。所述方法包括通过使用第一脉冲序列命令控制磁共振成像系统来采集平衡磁化磁共振成像数据的步骤。所述第一脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集平衡磁化磁共振数据。所述方法还包括根据所述平衡磁化磁共振成像数据来计算平衡磁化基线图像。

所述方法还包括通过利用第二脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重复地采集PRFS磁共振数据。所述第二脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据质子共振频移磁共振成形协议来采集动态PRFS磁共振数据。所述方法还包括通过利用第三脉冲序列命令控制磁共振成像系统来重复地采集磁共振数据部分。所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集动态T1磁共振数据。

所述第三脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统顺序地采集所述动态T1磁共振数据，作为磁共振数据部分的集合。对所述动态PRFS磁共振数据的采集以及对所述磁共振数据部分的采集是交错的。所述磁共振数据部分属于磁共振数据部分的集合。所述方法还包括在磁共振数据部分的完整集合被采集之后将磁共振数据部分的集合重复地重新汇集成动态T1磁共振数据。所述方法还包括使用所重新汇集的动态T1磁共振数据和所述平衡磁化基线图像来计算T1图。

所述方法还包括使用所述动态PRFS磁共振数据和所述T1图来重复地计算PRFS相位校准。所述方法还包括在已经计算了所述PRFS相位校准的情况下使用所述PRFS磁共振数据和所述PRFS相位校准来计算PRFS温度图。

所述方法还包括根据所述磁共振数据部分来重复地计算动态图像。这是在采集到每个磁共振数据部分之后完成的。所述方法还包括使用平衡磁化基线图像和所述动态图像来重复地检测在预定阈值之上的对象运动。所述方法还包括通过在检测到对象运动的情况下使用第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重复地重新采集平衡磁化磁共振成像数据。所述方法还包括在检测到对象运动的情况下根据平衡磁化磁共振成像数据来重复地重新计算平衡磁化基线图像。

在另一实施例中，所述方法还包括通过将在饱和之后的T1弛豫期间采集的每幅最后的图像与平衡磁化基线图像进行比较并且通过在运动超过用户定义的限值的情况下在暂停动态采集之后重新采集平衡磁化数据来对可能在M0扫描(零磁化扫描)与动态T1采集之间发生的运动进行校正。

在另一方面中，本发明提供了一种包括机器可执行指令的计算机程序产品，所述机器可执行指令用于由控制医学器械的处理器运行。所述医学器械包括用于采集成像区内的磁共振数据的磁共振成像系统。所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集平衡磁化磁共振成像数据。所述第一脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集所述平衡磁化磁共振数据。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器根据所述平衡磁化磁共振成像数据来计算平衡磁化基线图像。所述机器可执行指令的运行使所述处理器通过利用所述第二脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重复地采集动态PRFS磁共振数据。所述第二脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据质子共振频移磁共振成像协议来采集所述动态PRFS磁共振数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器通过利用所述第三脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重复地采集磁共振数据部分。第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集动态T1磁共振数据。所述第三脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统顺序地采集所述动态T1磁共振数据，作为磁共振数据部分的集合。对所述动态PRFS磁共振数据的采集以及对所述磁共振数据部分的采集是交错的。所述磁共振数据部分属于磁共振数据部分的集合。

所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在磁共振数据部分的完整集合被采集之后将磁共振数据部分的集合重复地重新汇集成动态T1磁共振数据。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所重新汇集的动态T1磁共振数据和所述平衡磁化图像来重复地计算T1图。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器使用所述动态PRFS磁共振数据和所述T1图来重复地计算PRFS相位校准。所述机器可执行指令的运行还使所述处理器在已经计算了所述PRFS相位校准的情况下使用所述动态PRFS磁共振数据和所述PRFS相位校准来计算PRFS温度图。

应当理解，可以对本发明的前述实施例中的一个或多个实施例进行组合，只要经组合的实施例不相互排斥。

附图说明

在下文中，将仅通过范例的方式参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1图示了医学器械的范例；

图2示出了图示操作图1、图4、图5或图6的医学器械的方法的流程图；

图3示出了图示操作图1、图4、图5或图6的医学器械的另外的方法的流程图；

图4图示了医学器械的另外的范例；

图5图示了医学器械的另外的范例；

图6图示了医学器械的另外的范例；

图7示出了图示操作图4、图5或图6的医学器械的另外的方法的流程图；

图8图示了组合的脉冲序列协议；并且

图9图示了针对第一脉冲序列命令和第二脉冲序列命令的k空间采样。

附图标记列表

100 医学器械

102 磁共振成像系统

104 磁体

106 磁体的膛

108 成像区

110 磁场梯度线圈

112 磁场梯度线圈电源

114 射频线圈

116 射频收发器

118 对象

120 对象支撑体

122 计算机系统

124 硬件接口

126 处理器

128 用户接口

130 计算机存储装置

132 计算机存储器

140 第一脉冲序列命令

142 第二脉冲序列命令

144 第三脉冲序列命令

148 平衡磁化磁共振数据

150 动态PRFS磁共振数据

152 磁共振数据部分

154 重新汇集的动态T1磁共振数据

156 平衡磁化基线图像

158 T1图

160 PRFS相位校准

162 PRFS温度图

170 控制模块

172 图像重建模块

174 图像处理模块

176 温度绘图模块

202 通过使用第一脉冲序列命令控制磁共振成像系统来采集平衡磁化磁共振成像数据

204 根据平衡磁化磁共振成像数据来计算平衡磁化基线图像。

206 通过利用第二脉冲序列命令控制磁共振成像系统来采集PRFS磁共振数据

208 通过利用第三脉冲序列命令控制磁共振成像系统来采集磁共振数据部分

210 采集了动态T1磁共振数据的所有数据部分？

212 在采集了磁共振数据部分的完整集合之后将磁共振数据部分的集合重新汇集成动态T1磁共振数据

214 使用所重新汇集的动态T1磁共振数据和平衡磁化图像来计算T1图

216 使用PRFS磁共振数据和T1图来计算PRFS相位校准

218 在已经计算了PRFS相位校准的情况下使用PRFS磁共振数据和PRFS相位校准来计算PRFS温度图

220 协议完成？

300 根据磁共振数据部分来计算动态图像

302 检测到运动？

303 暂停

304 在检测到对象运动的情况下通过使用第一脉冲序列命令控制磁共振成像系统来重新采集平衡磁化磁共振成像数据

306 在检测到对象运动的情况下根据平衡磁化磁共振成像数据来重新计算平衡磁化基线图像

400 医学装置

402 高强度聚焦超声系统

404 填充流体的腔室

406 超声换能器

408 机构

410 机械致动器/电源

412 超声的路径

414 超声窗口

416 凝胶垫

418 声处理点

420 靶区

430 动态图像

432 温度控制系统命令

440 运动检测模块

442 温度控制系统命令更改模块

500 医学装置

501 射频组织加热系统

502 天线

504 射频发射器

600 医学装置

601 热处置系统

602 施加器

604 供应系统

700 接收温度控制系统命令，所述温度控制系统命令使温度控制系统更改靶区的温度

702 利用温度控制系统命令706控制温度控制系统以使用PRFS温度图来更改温度控制系统命令

800 组合的脉冲序列

802 动态T1数据的采集的图示

804 饱和准备

806 数据的采集

808 空间编码

900 平衡磁化磁共振数据的k空间顺序

902 动态T1磁共振数据的磁共振数据部分的k空间顺序

具体实施方式

在这些附图中，相似编号的元件要么是等同的元件，要么执行相同的功能。如果功能是等价的，则将没有必要在后面的附图中讨论先前已经讨论过的元件。

图1图示了医学器械的范例。医学器械100包括磁共振成像系统102。磁共振成像系统102被示为包括磁体104。磁体104是圆柱型超导磁体，该圆柱型超导磁体具有通过其中心的膛106。磁体104具有包括超导线圈的液氦冷却的低温恒温器。也可以使用永磁体或常导磁体。使用不同类型的磁体也是可能的，例如，也可以使用分裂式圆柱形磁体以及所谓的开放式磁体两者。分裂式圆柱形磁体类似于标准的圆柱形磁体，除了低温恒温器被分成两部分，以允许接近磁体的等平面，这样的磁体例如可以与带电粒子射束治疗结合使用。开放式磁体具有两个磁体部分，一个在另一个之上，其之间具有足够大的空间以容纳对象：两部分区域的布置类似于亥姆霍兹线圈的布置。开放式磁体是受欢迎的，因为对象受到较少的限制。在圆柱形磁体的低温恒温器内部是超导线圈的集合。在圆柱形磁体的膛内存在成像区108，在所述成像区中磁场足够强并且均匀，以执行磁共振成像。

同样在磁体的膛内是磁场梯度线圈110，所述磁场梯度线圈110被用于采集磁共振数据，以对磁体的成像区内的磁自旋进行空间编码。磁场梯度线圈110被连接到磁场梯度线圈电源112。磁场梯度线圈是代表性的。通常，磁场梯度线圈包含三个单独的线圈集合，以用于在三个正交空间方向上进行空间编码。磁场梯度电源112向磁场梯度线圈供应电流。被供应到磁场线圈的电流根据时间来控制，并且可以是斜变的和/或脉冲的。

与成像区108邻近的是射频线圈114。射频线圈114被连接到射频收发器116。同样在磁体106的膛内的是躺在对象支撑体120上并且部分处在成像区108之内的对象118。

与成像区108邻近的是射频线圈114，射频线圈114用于操纵成像区108内的磁自旋的取向，并且用于接收来自也在成像区108内的自旋的无线电发射。射频线圈114可以包含多个线圈元件。射频线圈114也可以被称为信道或天线。所述射频线圈被连接到射频收发器116。射频线圈114和射频收发器116可以由单独的发射线圈和接收线圈以及单独的发射器和接收器来替代。应当理解，射频线圈114和射频收发器116是代表性的。射频线圈114旨在也表示专用的发射天线和专用的接收天线。类似地，收发器116也可以表示单独的发射器和单独的接收器。

磁场梯度线圈电源112和射频收发器116被连接到计算机系统122的硬件接口124。计算机系统122还包括处理器126。处理器126被连接到硬件接口124。硬件接口124使得处理器126能够向磁共振成像系统102发送数据和命令并且从磁共振成像系统102接收数据和命令。计算机系统122还包括用户接口128、计算机存储装置130和计算机存储器132。

计算机存储装置130被示为包含第一脉冲序列命令140、第二脉冲序列命令142和第三脉冲序列命令144。第一脉冲序列命令140使磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集平衡磁化磁共振数据。第二脉冲序列命令142使磁共振成像系统根据质子共振频移磁共振成像协议来采集动态PRFS磁共振数据。第三脉冲序列命令使磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集动态T1磁共振数据154。第三脉冲序列命令144还使磁共振成像系统102顺序地采集动态T1磁共振数据154，作为磁共振数据部分152的集合。计算机存储装置130还被示为包含通过利用第一脉冲序列命令140控制磁共振成像系统102而采集的平衡磁化磁共振数据148。计算机存储装置130还被示为包含通过利用第二脉冲序列命令142控制磁共振成像系统102而采集的动态PRFS磁共振数据150。计算机存储装置130还被示为包含通过利用第三脉冲序列命令144控制磁共振成像系统102而采集的磁共振数据部分152。计算机存储装置130还被示为包含根据顺序采集的磁共振数据部分152汇集的经重新汇集的动态T1磁共振数据154。计算机存储装置130还被示为包含根据平衡磁化磁共振数据148重建的平衡磁化基线图像156。计算机存储装置130还被示为包含根据平衡磁化基线图像156和经重新汇集的动态T1磁共振数据154而重建的T1图158。计算机存储装置130还被示为包含根据T1图158和动态PRFS磁共振数据150而计算的PRFS相位校准160。计算机存储装置130还被示为包含使用PRFS相位校准160和稍后采集的动态PRFS磁共振数据150而计算的PRFS温度图162。

计算机存储器132被示出为包含控制模块170。控制模块170包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令使得处理器126能够控制医学器械100的操作和功能。计算机存储器132还被示为包含图像重建模块172，所述图像重建模块172使得处理器126能够将各种磁共振数据148、150、152、154处理成各种图像或图156、158、160、162。计算机存储器132还被示为包含图像处理模块174，所述图像处理模块174使得处理器126能够对各种图像或图进行操作或执行计算。计算机存储器132还被示为包含温度绘图模块176。所述温度绘图模块使得处理器126应用T1温度绘图技术和/或PRFS温度绘图技术。计算机存储装置130和计算机存储器132的内容可以彼此复制，或者可以交换计算机存储装置130和计算机存储器132的内容。

图2示出了图示操作图1的医学器械100的方法的范例的流程图。首先，在步骤202中，处理器126通过利用第一脉冲序列命令140控制磁共振成像系统102来控制磁共振成像系统102采集平衡磁化磁共振数据148。接下来，在步骤204中，根据平衡磁化磁共振成像数据148来计算平衡磁化基线图像156。接下来，在步骤206中，通过利用第二脉冲序列命令142控制磁共振成像系统102来采集动态PRFS磁共振数据150。在步骤208中，通过利用第三脉冲序列数据144控制磁共振成像系统102来采集磁共振数据部分。对PRFS磁共振数据150的采集以及对磁共振数据部分152的采集是交错的。步骤210是决策框。针对步骤210的问题是所采集的磁共振数据部分的完整集合。如果不是这样，则所述方法进行到如下所描述的步骤218。如果答案为是，则所述方法进行到步骤212。在步骤212中，磁共振数据部分的集合被重新汇集成动态T1磁共振数据154。

接下来，在步骤214中，使用经重新汇集的动态T1磁共振数据154和平衡磁化基线图像156来计算T1图。接下来，在步骤216中，使用PRFS磁共振数据和T1图154来计算PRFS相位校准。步骤216描述了如何使用T1图和平衡磁化基线图像来周期性地替换或重新校准PRFS相位校准。存在可以执行初始PRFS相位校准的各种不同的方式。在其他范例中，采集动态PRFS磁共振数据的第一时间被用于该校准。PRFS方法的初始校准是公知的并且因此不在这里进行详细讨论。可以通过对在本文中所描述的方法做出轻微的更改来执行关于如何初始地计算PRFS相位校准的大量变型。图2中的流程图旨在图示如何能够使用所计算的T1图来周期性地更新PRFS相位校准。

在步骤218中，计算PRFS温度图。在步骤218之后，所述方法进行到步骤220，步骤220为另一决策框。在步骤220中，问题是协议完成。如果答案为是，则所述方法进行到步骤222，步骤222是协议的结束。如果该问题的答案为否，则所述方法回到步骤206，在步骤206中，再次开始对交错的PRFS磁共振数据和磁共振数据部分的采集。也图示了包括询问框220。可以通过在任何时间打破工作流以结束该流程来更改图2中的方法。包括步骤220和步骤222仅旨在是例示性的。

图3示出了图示控制图1的医学器械的方法的另外的范例的流程图。图3中所示的方法类似于图2中所示的方法。标号被复制的方法步骤是等价的步骤。在该方法中，已经对图2中所示的方法的步骤进行了更改。在该方法中，步骤212并不直接进行到步骤214。在执行步骤212之后，所述方法进行到步骤300。在步骤300中，根据通过以T1弛豫曲线中的后期采集而表征的所有磁共振数据部分152的子集来计算动态图像。所述磁共振数据部分是k空间中的轨迹，其是k空间中针对平衡磁化磁共振数据已经被采样的那部分。

接下来，在步骤302中，决策框被用于询问是否使用平衡磁化基线图像156和动态图像检测到高于预定阈值的对象运动。这例如可以根据在T1弛豫曲线中的后期采集到的数据来计算。如果没有检测到运动，那么所述方法从步骤302回到步骤214；如果检测到运动，那么所述方法进行到步骤303。步骤303是步骤302与304之间的任选步骤。步骤304是延迟，其中，磁共振成像系统被暂停，以允许磁化恢复其平衡值。该暂停例如可以为至少3至5倍的T1值。

在步骤304中，通过使用第一脉冲序列命令140控制磁共振成像系统来重新采集平衡磁化磁共振数据148。在一些实例中，这可以有益于等待在对象内恢复平衡磁化。这可能需要数秒的延迟，例如，所述方法可以被暂停五秒左右的时段。接下来，在步骤306中，根据刚刚已经被重新采集的平衡磁化磁共振成像数据148来重新计算平衡磁化基线图像156。

在步骤306之后，所述方法直接进行到步骤206，步骤206实际上是要测量PRFS磁共振数据。在执行步骤206之后，执行对PRFS相位计算的重新计算。存在关于可以如何实际上重新计算PRFS相位校准的大量变型。因此，不在图3内详细描述对PRFS相位校准的重新计算。

图4示出了医学器械400的另外的范例。图4中所示的医学器械类似于图1中所示的医学器械，除了图4还包括高强度聚焦超声系统402。高强度聚焦超声系统402是用于改变靶区420内的温度的温度控制系统的范例。

图4图示了医学器械400的另外的范例。图4中所示的范例包括温度处置系统，所述温度处置系统为高强度聚焦超声系统402。所述高强度聚焦超声系统包括填充流体的腔室404。在填充流体的腔室404内是超声换能器406。尽管在该图中未示出，但是超声换能器406可以包括多个超声换能器元件，每个超声换能器元件都能够生成超声的个体波束。这可以被用于通过控制被供应给超声换能器元件中的每个超声换能器元件的交变电流的相位和/或幅度而以电子方式操控声处理点418的位置。

超声换能器406被连接到允许超声换能器406以机械方式进行重新定位的机构408。机构408被连接到适于对机构408进行致动的机械致动器410。机械致动器410也表示用于向超声换能器406供应电力的电源。在一些范例中，所述电源可以控制针对个体超声换能器元件的电功率的相位和/或幅度。在一些范例中，机械致动器/电源410被定位于磁体102的膛104外部。

超声换能器406生成超声，所述超声被示为遵循路径412。超声412行进通过填充流体的腔224并且通过超声窗口414。在该范例中，超声然后穿过凝胶垫416。所述凝胶垫不是必须存在于所有范例中，但是在该范例中，在对象支撑体120中有凹陷，以容纳凝胶垫416。凝胶垫416帮助在换能器406与对象118之间耦合超声功率。在穿过凝胶垫416之后，超声412穿过对象118并且被聚焦到声处理点418。声处理点418被聚焦在靶区420之内。可以通过对机械地定位超声换能器406与电子地操控声处理点418位置进行组合来移动声处理点418，以处置整个靶区420。这样的医学器械400可以被用于处置至少部分为脂肪的组织。范例包括，但不限于：乳房组织、盆腔中的组织、以及腹腔中的组织。

高强度聚焦超声系统402被示为也被连接到计算机系统122的硬件接口124。计算机系统122以及其存储装置130和存储器132的内容等价于图1中所示的那些。

计算机存储装置130被示为额外地包含根据磁共振数据部分152重建的动态图像430。计算机存储装置130还被示为包含温度控制系统命令432，处理器126可以使用所述温度控制系统命令432来控制高强度聚焦超声系统402。

计算机存储器132还被示为包含运动检测模块440，所述运动检测模块440能够将动态图像430与平衡磁化基线图像156进行比较，以便检测对象118的运动。图4中所示的医学器械400以及图5和图6中所示的后续的医学器械也能够执行图2和图3中所图示的方法。

计算机存储器132还被示为包含温度控制系统命令更改模块442，所述温度控制系统命令更改模块442能够使用PRFS温度图162来更改温度控制系统命令432。使用PRFS温度图162，所述温度控制系统命令更改模块442形成用于控制高强度聚焦超声系统402的封闭控制环。针对图4所描述的软件和控制系统通常也适用于其他类型的温度控制系统。应当理解，在接下来的图5和图6中，可以做出对软件的更改，使得图4中所描述的软件也适用于图5和图6。

图5示出了医学器械500的另外的范例。图5中所示的范例类似于图4中所示的范例。图5的计算机系统122也等价于图3和图4中所示的计算机系统122。计算机存储装置130和计算机存储器132的内容也等价于图1、图3和图4中所示的计算机存储装置130和计算机存储器132。在图5中所示的范例中，将射频组织加热系统501用作温度处置系统。射频温度处置系统501包括天线502和射频发射器504。天线502处在靶区420附近。由发射器504生成并且由天线502辐射的射频能量被用于选择性地加热靶区420。在该范例中，射频发射器504被示为被连接到硬件接口124。处理器126以及计算机存储装置130和计算机存储器132的内容被用于以与处理器124控制图4的高强度聚焦超声系统402等价的方式来控制射频发射器504。

图6示出了医学器械的另外的范例。在该范例中，示出了热处置系统601。存在已经被插入对象112中的施加器602。在施加器602的端部附近是处置区420。在这里，热处置系统602表示通用的组织加热系统，并且例如可以是微波或RF施加器、低温消融器或激光器。施加器602可以适于供应微波或RF能量，以用于向对象112递送热、低温物质，或者可以适于向靶区420中递送光以产生热。类似地，供应系统604可以是微波或RF电源、具有低温或冷却流体的供应系统，或者其可以是激光电源。热处置系统601被示为被连接到计算机系统132的硬件接口124。计算机存储装置130和计算机存储器132的内容等价于图1、图3、图4和图5中所示的范例。其中包含的指令和计算机代码允许处理器124以等价于图4和图5中所示的范例的方式来控制热处置系统601。

图7示出了图示操作图4、图5或图6的医学器械的方法的流程图。图7中所示的方法类似于图3的方法，具有若干更改。差别在于步骤700是在步骤202之前执行的，并且在该范例方法中，所述方法是从步骤202进行到步骤702，并且然后进行到步骤204。所述方法也可以从步骤218进行到步骤706，并且然后进行到步骤220。首先，在步骤700中，接收温度控制系统命令。例如，可以经由网络连接来接收这些命令，或者可以例如由医生或其他操作者来手动地输入这些命令。所述方法然后进行到图3的步骤202。在执行了步骤202之后，所述方法然后进行到步骤702。在步骤702中，处理器控制针对区域420的温度控制系统。所述方法也可以在不执行步骤702的情况下被执行。在这种情况下，所述方法将从步骤202直接进行到步骤204。在执行了步骤702之后，所述方法进行到图3的步骤204。在步骤218中，计算PRFS温度图。接下来，所述方法进行到步骤706。在步骤706中，使用PRFS温度图162来更改温度控制系统命令。在已经更改了命令之后，所述方法然后正常进行到图3的步骤220。

PRFS温度绘图是在临床MR-HIFU消融期间的现有技术，但是对于如在热疗中的长的声处理时间，PRFS温度图经受因B0漂移造成的误差。提出了针对独立并行的基于T1的温度绘图的新的采集和重建以校正这样的漂移。其是基于交错的T1序列和PRFS序列的。T1序列可以是饱和恢复Look-locker类型的序列，以根据先前的PRFS来重置自旋历史。提出了当磁化仍处于平衡时在动态交错序列(M0扫描)开始之前在单独的扫描中立即采集用于T1重建的缺失的M0的信息。提出了如何校正可以在M0扫描与动态采集之间发生的运动，因为这样的运动将在对T1的逐像素计算中引入误差。将在饱和之后在T1弛豫期间采集的每幅最近的图像与M0扫描进行比较。由互相关(导出刚体运动)或者由弹性配准或者由光流算法来评价差别。如果该运动自M0扫描以来超过特定阈值，则动态序列例如可以停止大约5*T1，以允许建立平衡磁化。然后，重复M0扫描并且开始动态交错成像。如果临床上要求，则在无监督的时段停止HIFU声处理。T1图递送独立的温度信息，其被用于校正B0漂移。

MR引导的高强度聚焦超声(MR-HIFU)被建立为用于各种疾病的新的处置选项，其简洁地组合了两种无创技术。处置选项包括HIFU消融以及辅助HIFU热疗——由MR温度绘图精确地控制，以实时地调节所施加的HIFU声学功率和焦斑位置。当前，在临床MR-HIFU处置期间施加基于质子共振频移(PRFS)的温度绘图。HIFU热疗要求长的声处理时间(＞20min)以及并行的温度绘图。基于PRFS的温度图经受随时间而增加的误差，因为未知的B0偏移B0(r)致使一些时间之后过时的参考相位图。不能对参考图进行重新采集，因为组织已经被加热。因此，这有利于通过例如由T1图独立地测量温度来导出漂移，并且有利于利用T1的已知的温度相关性。

现代扫描软件允许以微秒的延迟对不同的成像序列的快速交错。对于以上HIFU应用，动态T1序列应当与PRFS序列进行交错。快速T1绘图序列的原始版本遵循在具有小的翻转角激励的反转之后的T1弛豫以达到最小化的干扰弛豫。对该干扰的校正是已知的并且能够被应用。

上文基于反转恢复(IR)的T1绘图序列在原理上能够与k空间分割进行组合，并且与PRFS采集进行交错以导出动态序列。然而，基于IR的方法在这样的交错动态序列中并不起作用，因为IR方案要求在反转时刻存在平衡磁化M0。任何先前的PRFS采集干扰这种状态。对该问题的已知解决方案是在交错扫描中使用基于饱和恢复的变型，所述基于饱和恢复的变型使得后续的T1弛豫独立于自旋历史(例如，独立于之前的PRFS扫描)。然而，这样的序列在原理上不能够导出任何关于M0的信息，要求所述关于M0的信息来针对T1进行重建。这是通过添加饱和准备作为在其后跟随有等待时间的额外的预脉冲并且然后添加原始的IR准备的TFE-EPI序列来解决的。这“清除了”自旋历史并且留下了M0信息，但是关于2*T1的等待时间(最长的腹部T1为1.5s)使总体采集时间有效地变为几乎两倍。该想法因此并不适用于针对HIFU的动态交错扫描。

提出了新的采集方案和重建，其避免了在交错扫描期间的额外的采集时间。T1序列基于跟随有Look-locker类型序列的纯饱和恢复。其与标准PRFS序列动态地交错，所述标准PRFS序列采集相同的切片并且潜在地采集额外的切片(参考下面的图8)。T1序列被分割，使得在一个饱和准备之后，在饱和之后在每个时间点ti处采集M个k空间节段中的一个。M个T1交错一起填充在不同时间t_i处采集的N个k空间。

能够在动态交错序列(M0扫描)的开始之前在单独的扫描中立即采集缺失的M0的信息。此时，磁化仍然处于平衡。M0扫描被建议为与T1交错几乎相同，然而，并没有饱和准备，并且具有不同的k空间采集顺序以在一次交错中采集完全的图像。在第一EPI串中采集的中央k空间节段的情况下使用低-高k空间顺序(参见图2)。这确保了图像对比度主要受平衡磁化支配，同时被用于后续的EPI串/k空间节段的激励脉冲已经轻微地干扰了平衡。在动态序列的后续的T1交错中，M0扫描的翻转角、TR因子、TE因子、EPI因子以及其他序列参数应当被选取为如在采集中的那些。

图8图示了组合的脉冲序列800。所述组合的脉冲序列图示了如何初始地执行第一脉冲序列命令140并且然后以交错的方式执行第二脉冲序列命令142和第三脉冲序列命令144。在对第三脉冲序列命令144的执行中的每次执行期间，针对每个时间的k空间轨迹是分离的，使得实际上磁共振数据部分的整个集合被采集并且动态T1磁共振数据能够被重建。标绘图802图示了对动态T1磁共振数据的采集。这是时序图，其示出了初始地执行射频饱和准备804。这使得纵向磁化806为0。随着时间推移，能够看到磁化806恢复。在动态T1磁共振数据的每次定位期间，标绘图806图示了第一射频脉冲，所述第一射频脉冲被用于指示数据何时被采集，并且框808图示根据图9的当数据被采集时的时间窗口(参见图像902)。图9示出了平衡磁化磁共振数据900的k空间顺序以及动态T1磁共振数据的磁共振数据部分的k空间顺序902。这图示了第一脉冲序列140与第三脉冲序列命令144之间在数据采集方面的差异。在执行144中的每次执行期间，仅k空间的部分被采集，因为数据应当被限定到沿着弛豫曲线的特定时间窗口808。然而，应当注意，k空间数据是沿着特定轨迹被采集的，这使得k空间的中央区域和外部区域两者都能够被采样。在收集了若干这样的部分之后，表示沿着弛豫曲线的后期时间处的目标的新的图像能够被计算并且被用于运动检测。这提供了除校准PRFS温度测量结果之外的检测运动的手段。

用于执行T1重建的方法：

首先，可以通过标准重建来重建M0扫描，并且利用与M0成比例的信号(除了与作为T2弛豫项的后期采集相同的因子之外)来提供未被干扰的图像。

在动态相位期间，M个动态T1交错的完整集合(由以下事实来表征：针对在弛豫曲线上采样的所有N个时间点覆盖整个k空间)被用于利用在饱和准备之后的弛豫期间的有效采集时间ti(i＝1…N)来重建一系列的N幅图像。

逐像素的三参数拟合[]被用于根据下式来估计参数M(0)、M0*和T1*：

表观T1*短于T1，并且T1能够由下式来计算：

针对每个像素，其中，提出了在针对M0的M0扫描的图像中的各自像素值。M(0)在这里作为拟合参数，以考虑饱和准备的不完美，其可能导致非零初始磁化。M(0)可以被假定为零，否则将导致两参数拟合。

在动态采集之前仅采集M0信息一次的策略引起应对运动的问题，所述运动可能在M0采集与动态采集之间发生。这样的运动将在对T1的逐像素计算中引入误差。

因此，提出了如下根据运动来核查在动态采集期间M0图像是否已经变得过时：根据弛豫的最后时间点重建的每幅动态图像M(N)被预计为在对比度上非常类似于M0扫描。评价图像M(N)和M0以导出描述自M0扫描以来已经发生平面内运动的位移场。该评价被提出为是简单的互相关(导出刚体运动)、弹性配准、或者光流算法。备选地，现有技术的相似度量度可以被用于导出M(N)与M0之间的相似度。如果自M0扫描以来的运动超过用户定义的阈值或者M(N)与M0之间的相似度落入用户定义的阈值之下，则M0扫描过时。因此，必须将动态序列停止大约5*T1，即大约5s，以允许建立平衡磁化。然后，重复M0扫描并开始动态成像。如果临床上要求，则必须在无监督的时段停止HIFU声处理。

也能够通过使用滑动窗口方法来增加动态系列T1图像的时间分辨率：针对每一个采集的T1交错(提供针对每个时间点ti的k空间线的新的节段)利用M个交错的最新集合来重建新的T1图，有效地替换了k空间线的各自的过时集合。

针对一些脉冲序列的范例参数为：

T1序列：

非自我(non-sel)SR准备T1w-TFE；TFE激发M＝5；TFE因子＝20；SENSE-P＝1.8；FOV＝250×250mm2；分辨率＝1.42×1.42mm2；切片厚度＝4mm；每个交错的Tacq＝2000ms，其中，具有沿着弛豫的N＝12个时间点)

PRFS序列：

M2D T1w-FFE-EPI，TR/TE＝41/19.5ms；翻转角＝19.5°；EPI因子＝7；SENSE-P＝1.8；FOV＝250×250mm2；分辨率＝1.42×1.42mm2；3个切片；NSA＝2；脂肪抑制；动态采集时间＝5.4s

PRFS温度图的校正：

利用T1的已知的温度相关性，在每一次M个T1交错之后(或者甚至是在滑动窗口重建的情况下在每次交错之后)计算切片2的独立的温度图(参见图1)。将该温度图与根据动态PRFS序列导出的图进行比较，所述根据动态PRFS序列导出的图是根据现有技术来重建的。因B0漂移B0(r)造成的两幅温度图之间的差异被用于通过如现有技术已知地设置针对PRFS重建的各自的参考相位而校正PRFS温度图。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种医学器械(100、400、500、600)，包括：

磁共振成像系统(102)，其用于采集成像区(108)内的磁共振数据(148、150、152、154)；

存储器(132)，其存储机器可执行指令(170、172、174、176、440、442)、第一脉冲序列命令(140)、第二脉冲序列命令(142)以及第三脉冲序列命令(144)，其中，所述第一脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集平衡磁化磁共振成像数据，其中，所述第二脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据质子共振频移磁共振成像协议来采集动态质子共振频移(PRFS)磁共振数据(150)，其中，所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据所述T1测量磁共振成像协议来采集动态T1磁共振数据(150)，其中，所述第三脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统顺序地采集所述动态T1磁共振数据，作为磁共振数据部分(152)的集合，其中，所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统在对磁共振数据部分的所述集合中每个磁共振数据部分的所述采集的开始处执行饱和准备(804)；

处理器(126)，其用于通过运行所述机器可执行指令来控制所述医学器械，其中，所述机器可执行指令的运行使所述处理器：

通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集(202)所述平衡磁化磁共振成像数据；

根据所述平衡磁化磁共振成像数据来计算(204)平衡磁化基线图像；

其中，所述机器可执行指令的运行使所述处理器重复地：

通过利用所述第二脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集(206)所述动态质子共振频移磁共振数据；

通过利用所述第三脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来采集(208)磁共振数据部分(152)的所述集合，其中，对所述动态质子共振频移磁共振数据的所述采集与对磁共振数据部分的所述集合的所述采集交错进行，其中，磁共振数据部分的所述集合中的每一个磁共振数据部分对应于所述T1测量磁共振成像协议的k空间的不同部分并且磁共振数据部分的所述集合覆盖所述T1测量磁共振成像协议的整个k空间；

在采集了磁共振数据部分的完整集合之后将磁共振数据部分的所述集合重新汇集(212)成所述动态T1磁共振数据；

使用所重新汇集的动态T1磁共振数据和平衡磁化图像来计算(214)T1图(158)，其中，所述平衡磁化图像是根据在所述动态质子共振频移磁共振数据被采集之前所采集的数据来重建的；

使用所述动态质子共振频移磁共振数据和所述T1图来计算(216)质子共振频移相位校准(160)；并且

在已经计算了所述质子共振频移相位校准的情况下使用所述动态质子共振频移磁共振数据和所述质子共振频移相位校准来计算(218)质子共振频移温度图(162)。

2.根据权利要求1所述的医学器械，其中，所述指令的运行还使所述处理器重复地：

根据所述磁共振数据部分来计算(300)动态图像(430)；

使用所述平衡磁化基线图像和所述动态图像来检测(302)在预定阈值之上的对象运动，

在检测到所述对象运动的情况下通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重新采集(304)所述平衡磁化磁共振成像数据，

在检测到所述对象运动的情况下根据所述平衡磁化磁共振成像数据来重新计算(306)所述平衡磁化基线图像。

3.根据权利要求2所述的医学器械，其中，所述对象运动是使用以下中的任意一种来检测的：互相关算法、刚体运动检测算法、弹性配准算法、光流算法以及其组合。

4.根据权利要求1、2或3所述的医学器械，其中，所述医学器械还包括用于更改靶区(420)内温度的温度控制系统(402、501、601)，其中，所述靶区处在所述成像区之内。

5.根据权利要求4所述的医学器械，其中，所述温度控制系统是以下中的任意一种：高强度聚焦超声系统(402)、射频组织加热系统(501)、微波施加器(601)、低温消融器(601)以及激光器(601)。

6.根据权利要求4所述的医学器械，其中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：

接收(700)温度控制系统命令(432)，所述温度控制系统命令使所述温度控制系统更改所述靶区的所述温度，并且

使用所述质子共振频移温度图来重复地(706)更改所述温度控制系统命令。

7.根据权利要求6所述的医学器械，其中，所述医学器械还包括具有显示器的用户接口，其中，所述机器可执行指令的运行还使所述处理器：

在所述显示器上显示所述质子共振频移温度图；

从所述用户接口接收用户控制数据；并且

使用所述用户控制数据来更改所述温度控制系统命令。

8.根据权利要求6所述的医学器械，其中，所述机器可执行指令的运行使所述处理器利用所述温度控制系统命令来控制(702)所述温度控制系统。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的医学器械，其中，所述T1测量磁共振成像协议是饱和恢复Look-locker磁共振成像协议。

10.根据权利要求2或3所述的医学器械，其中，所述磁共振成像系统的运行使所述处理器在采集所述平衡磁化磁共振成像数据之后的预定时间间隔执行以下操作：

通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重新采集所述平衡磁化磁共振成像数据，并且

在检测到所述对象运动的情况下根据所述平衡磁化磁共振成像数据来重新计算所述平衡磁化基线图像。

11.一种操作医学器械(100、400、500、600)的方法，其中，所述医学器械包括用于采集成像区(108)内的磁共振数据(148、150、152、154)的磁共振成像系统(102)；其中，所述方法包括以下步骤：

通过使用第一脉冲序列命令(140)控制所述磁共振成像系统来采集(202)平衡磁化磁共振成像数据(148)，其中，所述第一脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集所述平衡磁化磁共振成像数据；

根据所述平衡磁化磁共振成像数据来计算(204)平衡磁化基线图像(156)；

所述方法还包括重复地：

通过利用第二脉冲序列命令(142)控制所述磁共振成像系统来采集(206)动态质子共振频移(PRFS)磁共振数据(150)，其中，所述第二脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据质子共振频移磁共振成像协议来采集所述动态质子共振频移磁共振数据；

通过利用第三脉冲序列命令(144)控制所述磁共振成像系统来采集(208)磁共振数据部分(152)的集合，其中，所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据所述T1测量磁共振成像协议来采集动态T1磁共振数据，其中，所述第三脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统顺序地采集所述动态T1磁共振数据，作为磁共振数据部分(152)的所述集合，其中，对所述动态质子共振频移磁共振数据的所述采集与对磁共振数据部分的所述集合的所述采集交错进行，其中，磁共振数据部分的所述集合中的每一个磁共振数据部分对应于所述T1测量磁共振成像协议的k空间的不同部分并且磁共振数据部分的所述集合覆盖所述T1测量磁共振成像协议的整个k空间，其中，所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统在对磁共振数据部分的所述集合中每个磁共振数据部分的所述采集的开始处执行饱和准备(804)；

在采集了磁共振数据部分的完整集合之后将磁共振数据部分的所述集合重新汇集(212)成所述动态T1磁共振数据；

使用所重新汇集的动态T1磁共振数据和平衡磁化图像来计算(214)T1图(158)，其中，所述平衡磁化图像是根据在所述动态质子共振频移磁共振数据被采集之前所采集的数据来重建的；

使用所述动态质子共振频移磁共振数据和所述T1图来计算(216)质子共振频移相位校准(160)；并且

在已经计算了所述质子共振频移相位校准的情况下使用所述动态质子共振频移磁共振数据和所述质子共振频移相位校准来计算(218)质子共振频移温度图(162)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括重复地：

根据从磁共振数据部分的所述集合选择的选定磁共振数据来计算(300)动态图像(430)，其中，所述选定磁共振数据部分被选取为使纵向磁化最大化；

使用所述平衡磁化基线图像和所述动态图像来检测(302)在预定阈值之上的对象运动；

在检测到所述对象运动的情况下通过使用所述第一脉冲序列命令控制所述磁共振成像系统来重新采集(304)所述平衡磁化磁共振成像数据；

在检测到所述对象运动的情况下根据所述平衡磁化磁共振成像数据来重新计算(306)所述平衡磁化基线图像。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述对象运动是使用以下中的任意一种来检测的：互相关算法、刚体运动检测算法、弹性配准算法、光流算法以及其组合。

14.一种存储有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括机器可执行指令(170、172、174、176、440、442)，所述机器可执行指令用于由控制医学器械(100、400、500、600)的处理器(126)运行，其中，所述医学器械包括磁共振成像系统(102)，所述磁共振成像系统用于采集成像区(108)内的磁共振数据，其中，所述机器可执行指令的运行使所述处理器：

通过使用第一脉冲序列命令(140)控制所述磁共振成像系统来采集(202)平衡磁化磁共振成像数据(148)，其中，所述第一脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据T1测量磁共振成像协议来采集所述平衡磁化磁共振成像数据；

根据所述平衡磁化磁共振成像数据来计算(204)平衡磁化基线图像(156)；

其中，所述机器可执行指令的运行使所述处理器重复地：

通过利用第二脉冲序列命令(142)控制所述磁共振成像系统来采集(206)动态质子共振频移(PRFS)磁共振数据(150)，其中，所述第二脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据质子共振频移磁共振成像协议来采集所述动态质子共振频移磁共振数据；

通过利用第三脉冲序列命令(144)控制所述磁共振成像系统来采集(208)磁共振数据部分(152)的集合，其中，所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统根据所述T1测量磁共振成像协议来采集动态T1磁共振数据(154)，其中，所述第三脉冲序列命令还使所述磁共振成像系统顺序地采集所述动态T1磁共振数据，作为磁共振数据部分(152)的所述集合，其中，对所述动态质子共振频移磁共振数据的所述采集与对磁共振数据部分的所述集合的所述采集交错进行，其中，磁共振数据部分的所述集合中的每一个磁共振数据部分对应于所述T1测量磁共振成像协议的k空间的不同部分并且磁共振数据部分的所述集合覆盖所述T1测量磁共振成像协议的整个k空间，其中，所述第三脉冲序列命令使所述磁共振成像系统在对磁共振数据部分的所述集合中每个磁共振数据部分的所述采集的开始处执行饱和准备(804)；

在采集磁共振数据部分的完整集合之后将磁共振数据部分的所述集合重新汇集(212)成所述动态T1磁共振数据；

使用所重新汇集的动态T1磁共振数据和平衡磁化图像来计算(214)T1图(158)，其中，所述平衡磁化图像是根据在所述动态质子共振频移磁共振数据被采集之前所采集的数据来重建的；

使用所述动态质子共振频移磁共振数据和所述T1图来计算(216)质子共振频移相位校准(160)；并且

在已经计算了所述质子共振频移相位校准的情况下使用所述动态质子共振频移磁共振数据和所述质子共振频移相位校准来计算(218)质子共振频移温度图(162)。

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