CN108652627A - 一种磁共振温度成像方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁共振温度成像方法及装置，该方法包括：采集第一图像和第二图像组，其中，所述第一图像为进行热放疗之前的目标组织磁共振图像，所述第二图像组为在热放疗过程中的若干个所述目标组织磁共振图像；计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值；依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值。本发明基于磁共振温度成像，实现了监测肿瘤热放疗的治疗过程的目的。

Description

一种磁共振温度成像方法及装置

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别是涉及一种磁共振温度成像方法及装置。

背景技术

热疗治疗肿瘤是应用各种致热源的热效应，将肿瘤区或全身加热至有效治疗温度范围并维持一定时间以杀灭肿瘤细胞的一种方法。热疗不但对肿瘤细胞有直接的细胞毒效应，与放疗联合应用具有优势互补的协同或者相加作用，可以明显提高疗效，为临床治疗肿瘤开阔了广阔的应用前景。

目前，热疗在治疗肿瘤方面主要是应用在表浅肿瘤、食管癌、直肠癌、前列腺癌、宫颈癌等类型上。热疗在肿瘤治疗方面的研究已经越来越广，因此对于肿瘤热疗治疗过程的监测也成为了目前的研究热点。磁共振温度成像技术可以对活体组织的任意层面进行温度成像，是目前测温领域的研究重点。但是在现有的热疗技术研究中，并没有使用磁共振成像方法检测肿瘤热放疗方面的研究。

发明内容

针对于上述问题，本发明提供一种磁共振温度成像方法及装置，基于磁共振温度成像，实现了监测肿瘤热放疗的治疗过程的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种磁共振温度成像方法，该方法包括：

采集第一图像和第二图像组，其中，所述第一图像为进行热放疗之前的目标组织磁共振图像，所述第二图像组为在热放疗过程中的若干个所述目标组织磁共振图像；

计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值；

依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值。

优选地，所述计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值，包括：

获取所述第一图像的第一相位值和所述第二图像的第二相位值；

计算所述第二相位值与所述第一相位值之间的差值，得到目标加热区域的相位差值。

优选地，所述依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值之前，该方法还包括：

对所述相位差值进行相位漂移校正，得到校正后的相位差值。

优选地，所述对所述相位差值进行相位漂移校正，得到校正后的相位差值，包括：

依据预设公式Δφ_f(a,x,y)＝a₀+a₁x+a₂y计算得到相位漂移值Δφ_f(a,x,y)，其中，x和y表示所述加热区域内的各个像素的空间坐标，向量a表示加权最小二乘法的拟合系数；

计算所述相位差值与所述相位漂移值之间的差值，将所述差值记为校正后的相位差值。

优选地，所述依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值，包括：

依据预设公式计算得到所述第一图像和所述第二图像的温度变化值ΔT，其中，γ表示氢原子核的磁旋比，α表示质子共振频率的热系数，B₀表示主磁场强度，TE表示采集第一图像和第二图像的采集序列的回波时间。

一种磁共振温度成像装置，该装置包括：

采集模块，用于采集第一图像和第二图像组，其中，所述第一图像为进行热放疗之前的目标组织磁共振图像，所述第二图像组为在热放疗过程中的若干个所述目标组织磁共振图像；

第一计算模块，用于计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值；

第二计算模块，用于依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值。

优选地，所述第一计算模块包括：

获取单元，用于获取所述第一图像的第一相位值和所述第二图像的第二相位值；

相位差值计算单元，用于计算所述第二相位值与所述第一相位值之间的差值，得到目标加热区域的相位差值。

优选地，还包括：

校正模块，用于对所述相位差值进行相位漂移校正，得到校正后的相位差值。

优选地，所述校正模块包括：

漂移值计算单元，用于依据预设公式Δφ_f(a,x,y)＝a₀+a₁x+a₂y计算得到相位漂移值Δφ_f(a,x,y)，其中，x和y表示所述加热区域内的各个像素的空间坐标，向量a表示加权最小二乘法的拟合系数；

校正单元，用于计算所述相位差值与所述相位漂移值之间的差值，将所述差值记为校正后的相位差值。

优选地，所述第二计算模块具体用于：

依据预设公式计算得到所述第一图像和所述第二图像的温度变化值ΔT，其中，Δφ-Δφ_f表示校正后的相位差值，γ表示氢原子核的磁旋比，α表示质子共振频率的热系数，B₀表示主磁场强度，TE表示采集第一图像和第二图像的采集序列的回波时间。

相较于现有技术，本发明通过采集进行热放疗之间的目标组织的磁共振图像作为第一图像，采集在热放疗过程中的目标组织磁共振图像作为第二图像，然后利用第一图像和第二图像之间的相位差值计算得到温度变化值，而该温度变化值为磁共振温度成像中的像素点之间的温度差值，因此，可以利用该温度变化值作为磁共振温度成像中的主要参考值准确确认肿瘤位置与形状大小，便于进行热放疗治疗。因此，基于本发明技术方案实现了使用磁共振温度成像监测肿瘤的热放疗治疗过程的目的，进而更好地指导热放疗的治疗过程，改善肿瘤的治疗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种磁共振温度成像方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种磁共振温度成像装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在本发明实施例中提供了一种磁共振温度成像方法，参见图1，该方法可以包括以下步骤：

S11、采集第一图像和第二图像组；

其中，所述第一图像为进行热放疗之前的目标组织磁共振图像，所述第二图像组为在热放疗过程中的若干个所述目标组织磁共振图像；

在本发明实施例中的磁共振温度成像方法适用于肿瘤热放疗领域中，先用磁共振温度成像方法确认肿瘤位置后，在进行热放疗治疗，使加热范围局限于病变和周围小部分正常组织，全身温度无明显升高加热。

具体的，在热放疗前，使用GRE序列或SPGR序列采集目标组织一幅目标组织的磁共振图像，作为第一图像也就是参考图像；接着在热放疗过程中采集磁共振图像，由于热放疗治疗是一个时间段内的治疗，所以采集的磁共振图像是一个实时的过程，继而得到一个第二图像组，该第二图像组包含若干个目标组织在热放疗治疗中的磁共振图像；该目标组织即为进行热放疗治疗之前确定的肿瘤组织或者病变组织等。

S12、计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值；

第一图像和第二图像之间的相位差值，也就是热放疗之前和热放疗过程中的两幅磁共振图像之间的相位差值，该相位差值的计算过程是通过加热前后梯度回波序列扫描后保存在空间数据进行获取的。

S13、依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值。

需要说明的是，磁共振图像的本质是由多个像素点组成的，而温度变化值可以对应磁共振温度成像中的两个像素之间的温度差值，因此可以结合温度变化值指导热放疗治疗。

本发明通过采集进行热放疗之间的目标组织的磁共振图像作为第一图像，采集在热放疗过程中的目标组织磁共振图像作为第二图像，然后利用第一图像和第二图像之间的相位差值计算得到温度变化值，而该温度变化值为磁共振温度成像中的像素点之间的温度差值，因此，可以利用该温度变化值作为磁共振温度成像中的主要参考值准确确认肿瘤位置与形状大小，便于进行热放疗治疗。因此，基于本发明技术方案实现了使用磁共振温度成像监测肿瘤的热放疗治疗过程的目的，进而更好地指导热放疗的治疗过程，改善肿瘤的治疗。

在本发明的另一实施例中，还提供了一种相位差值计算方法，具体包括：

首先获得第一图像和第二图像的相位值，其中，φ(i)表示第二图像的相位值，φ(i-1)表示第一图像的相位值；

依据公式Δφ(i)＝φ(i)-φ(i-1),i＝2,3,...,n计算得到相位差值Δφ(i)。

因为在热放疗的治疗过程中随着加热时间的变化，加热前后的相位差值的变化不仅仅是由温度变化引起的，还受主磁场漂移等外部因素影响。所以还需要对相位差值进行校正。

根据相位漂移进行相位差值的校正，具体：

依据预设公式Δφ_f(a,x,y)＝a₀+a₁x+a₂y计算得到相位漂移值Δφ_f(a,x,y)，其中，x和y表示所述加热区域内的各个像素的空间坐标，向量a表示加权最小二乘法的拟合系数；

计算所述相位差值与所述相位漂移值之间的差值，将所述差值记为校正后的相位差值。

在温度成像过程中，通过加权最小二乘法的一阶多项式拟合出由外界因素引起的相位差，从而校正了相位漂移。

需要说明的是，由于本发明的实施例主要是应用在肿瘤热放疗治疗过程中，所以在热放疗过程中，对病人的治疗也是有要求的。治疗部位有热感是正常的，病人认为热感最舒适为佳；过度肥胖的人会出现皮下疼痛和脂肪硬结，发生率约1％左右。即便出现上述情况，不做特殊治疗数周后也可自行吸收、愈合；治疗前尽量少喝水，尽可能的排尽尿；病人最好穿纯棉衣裤,除去身上携带的一切金属及具有磁性的物品(如:手表、皮带、手机、打火机、戒指、项链等；育龄妇女有节育环者不适合进行盆腔热疗)，以免发生烫伤。

通过本发明提供的实施例利用磁共振温度成像准确确认肿瘤位置与形状大小，更有利与采取完善的医疗措施，进行微波消融时，由于肿瘤组织自身的组织结构不健全，散热校正常组织慢，肿瘤组织的温度较正常组织高出5℃到10℃，而恶性肿瘤对高热敏感，结果是高热后肿瘤细胞被杀死或逐渐凋亡，而正常组织不受损伤。因此，医生可以根据磁共振温度成像对热放疗的治疗过程进行监控，及时调整热放疗过程中的温度，以便达到更好的治疗效果。

与本发明实施例提供的磁共振温度成像方法相对应，本发明实施例还提供了一种磁共振温度成像装置，参见图2，该装置可以包括：

采集模块1，用于采集第一图像和第二图像组，其中，所述第一图像为进行热放疗之前的目标组织磁共振图像，所述第二图像组为在热放疗过程中的若干个所述目标组织磁共振图像；

第一计算模块2，用于计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值；

第二计算模块3，用于依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值。

可选的，所述第一计算模块包括：

获取单元，用于获取所述第一图像的第一相位值和所述第二图像的第二相位值；

相位差值计算单元，用于计算所述第二相位值与所述第一相位值之间的差值，得到目标加热区域的相位差值。

可选的，还包括：

校正模块，用于对所述相位差值进行相位漂移校正，得到校正后的相位差值。

可选的，所述校正模块包括：

漂移值计算单元，用于依据预设公式Δφ_f(a,x,y)＝a₀+a₁x+a₂y计算得到相位漂移值Δφ_f(a,x,y)，其中，x和y表示所述加热区域内的各个像素的空间坐标，向量a表示加权最小二乘法的拟合系数；

校正单元，用于计算所述相位差值与所述相位漂移值之间的差值，将所述差值记为校正后的相位差值。

可选的，所述第二计算模块具体用于：

依据预设公式计算得到所述第一图像和所述第二图像的温度变化值ΔT，其中，Δφ-Δφ_f表示校正后的相位差值，γ表示氢原子核的磁旋比，α表示质子共振频率的热系数，B₀表示主磁场强度，TE表示采集第一图像和第二图像的采集序列的回波时间。

本发明提供的磁共振温度成像装置，通过采集进行热放疗之间的目标组织的磁共振图像作为第一图像，采集在热放疗过程中的目标组织磁共振图像作为第二图像，然后利用第一图像和第二图像之间的相位差值计算得到温度变化值，而该温度变化值为磁共振温度成像中的像素点之间的温度差值，因此，可以利用该温度变化值作为磁共振温度成像中的主要参考值准确确认肿瘤位置与形状大小，便于进行热放疗治疗。因此，基于本发明技术方案实现了使用磁共振温度成像监测肿瘤的热放疗治疗过程的目的，进而更好地指导热放疗的治疗过程，改善肿瘤的治疗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种磁共振温度成像方法，其特征在于，该方法包括：

采集第一图像和第二图像组，其中，所述第一图像为进行热放疗之前的目标组织磁共振图像，所述第二图像组为在热放疗过程中的若干个所述目标组织磁共振图像；

计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值；

依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值，包括：

获取所述第一图像的第一相位值和所述第二图像的第二相位值；

计算所述第二相位值与所述第一相位值之间的差值，得到目标加热区域的相位差值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值之前，该方法还包括：

对所述相位差值进行相位漂移校正，得到校正后的相位差值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述相位差值进行相位漂移校正，得到校正后的相位差值，包括：

依据预设公式Δφ_f(a,x,y)＝a₀+a₁x+a₂y计算得到相位漂移值Δφ_f(a,x,y)，其中，x和y表示所述加热区域内的各个像素的空间坐标，向量a表示加权最小二乘法的拟合系数；

计算所述相位差值与所述相位漂移值之间的差值，将所述差值记为校正后的相位差值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值，包括：

依据预设公式计算得到所述第一图像和所述第二图像的温度变化值ΔT，其中，γ表示氢原子核的磁旋比，α表示质子共振频率的热系数，B₀表示主磁场强度，TE表示采集第一图像和第二图像的采集序列的回波时间。

6.一种磁共振温度成像装置，其特征在于，该装置包括：

采集模块，用于采集第一图像和第二图像组，其中，所述第一图像为进行热放疗之前的目标组织磁共振图像，所述第二图像组为在热放疗过程中的若干个所述目标组织磁共振图像；

第一计算模块，用于计算所述第一图像和所述第二图像组中的各个第二图像之间的相位差值，得到目标加热区域的相位差值；

第二计算模块，用于依据所述相位差值计算得到所述第一图像和各个所述第二图像的温度变化值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：

获取单元，用于获取所述第一图像的第一相位值和所述第二图像的第二相位值；

相位差值计算单元，用于计算所述第二相位值与所述第一相位值之间的差值，得到目标加热区域的相位差值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

校正模块，用于对所述相位差值进行相位漂移校正，得到校正后的相位差值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述校正模块包括：

漂移值计算单元，用于依据预设公式Δφ_f(a,x,y)＝a₀+a₁x+a₂y计算得到相位漂移值Δφ_f(a,x,y)，其中，x和y表示所述加热区域内的各个像素的空间坐标，向量a表示加权最小二乘法的拟合系数；

校正单元，用于计算所述相位差值与所述相位漂移值之间的差值，将所述差值记为校正后的相位差值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：

依据预设公式计算得到所述第一图像和所述第二图像的温度变化值ΔT，其中，Δφ-Δφ_f表示校正后的相位差值，γ表示氢原子核的磁旋比，α表示质子共振频率的热系数，B₀表示主磁场强度，TE表示采集第一图像和第二图像的采集序列的回波时间。