RU2638278C2 - Магниторезонансная термография: формирование изображений высокого разрешения для тепловых аномалий - Google Patents

Магниторезонансная термография: формирование изображений высокого разрешения для тепловых аномалий Download PDF

Info

Publication number
RU2638278C2
RU2638278C2 RU2014130771A RU2014130771A RU2638278C2 RU 2638278 C2 RU2638278 C2 RU 2638278C2 RU 2014130771 A RU2014130771 A RU 2014130771A RU 2014130771 A RU2014130771 A RU 2014130771A RU 2638278 C2 RU2638278 C2 RU 2638278C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic resonance
temperature
thermal
region
change
Prior art date
Application number
RU2014130771A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014130771A (ru
Inventor
Фэн ХУАН
Арне РЕЙКОВСКИ
Джордж Рэндалл ДЬЮНСИНГ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2014130771A publication Critical patent/RU2014130771A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2638278C2 publication Critical patent/RU2638278C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A61B5/015—By temperature mapping of body part
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275—Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7282—Event detection, e.g. detecting unique waveforms indicative of a medical condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00—Ultrasound therapy
    • A61N7/02—Localised ultrasound hyperthermia
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4804—Spatially selective measurement of temperature or pH
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/40—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mechanical, radiation or invasive therapies, e.g. surgery, laser therapy, dialysis or acupuncture
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4808—Multimodal MR, e.g. MR combined with positron emission tomography [PET], MR combined with ultrasound or MR combined with computed tomography [CT]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам формирования изображений в медицине. Магниторезонансная система содержит магниторезонансный сканнер, сконфигурированный для термографического измерения, один или более процессоров, который принимает данные теплового изображения от магниторезонансного сканнера и реконструирует по меньшей мере одно тепловое изображение, на котором каждый воксел представляющей интерес области включает в себя меру изменения температуры, и идентифицирует вокселы с тепловой аномалией на тепловом изображении посредством сравнения измеренного изменения температуры с ожидаемым изменением температуры, и устройство отображения. Способ магниторезонансной термографии осуществляют посредством использования магниторезонансной системы, включающей постоянный машиночитаемый носитель. Использование изобретений позволяет повысить точность формирования магниторезонансных тепловых изображений. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Настоящий документ в целом относится к формированию изображений в медицине. Оно находит конкретное применение совместно с формированием магниторезонансных изображений и будет описываться со ссылкой, в частности, на него. Однако следует понимать, что оно также находит применение в других сценариях использования и не обязательно ограничивается вышеупомянутым применением.
В медицинской литературе сообщается, что различные болезни и/или повреждения проявляют тепловые свойства. Болезни и/или повреждения включают в себя рак, повреждения спины, заболевание груди, артрит, воспалительную боль, повреждение нервов, сосудистое заболевание, нарушение пищеварения, обследование инфарктов и т.д. Тепловые свойства отличают больную и/или поврежденную ткань от нормальной ткани. Например, опухоль обычно имеет больше сосудистой циркуляции, чем нормальная ткань. Ткань, которая имеет больше сосудистой циркуляции, будет охлаждаться быстрее нормальной ткани при восстановлении телом гомеостатического равновесия после нагревания. Схожим образом ткань, которая имеет больше сосудистой циркуляции, будет нагреваться быстрее нормальной ткани при восстановлении телом гомеостатического равновесия после охлаждения.
Измерение температур больной или поврежденной ткани обычно осуществляется посредством поверхностных измерений. Одним методом является Формирование Цифровых Инфракрасных Тепловых Изображений (DITI), который используется с 1980-х годов. Однако DITI может обнаруживать изменения температуры только вблизи кожи, но не по всему телу. Формирование магниторезонансных тепловых изображений является единственной в настоящее время известной методикой, которая способна измерять внутренние температуры тела без инвазивных процедур.
В настоящем документе раскрывается новый и улучшенный способ диагностики с формированием Магниторезонансных (MR) тепловых изображений, который направлен на решение вышеупомянутых и других проблем.
В соответствии с одним аспектом магниторезонансная система включает в себя магниторезонансный сканнер, один или более процессоров и устройство отображения. Магниторезонансный сканнер сконфигурирован для термографического измерения. Упомянутые один или более процессоры принимают данные теплового изображения от магниторезонансного сканнера и реконструируют по меньшей мере одно изображение, в котором каждый воксел представляющей интерес области включает в себя меру изменения температуры. Упомянутые один или более процессоры идентифицируют вокселы с тепловой аномалией. Устройство отображения отображает по меньшей мере одно реконструированное тепловое изображение с идентифицированными вокселами с тепловой аномалией.
В соответствии с другим аспектом на этапах способа магниторезонансной термографии принимают данные теплового изображения от магниторезонансного сканнера и реконструируют по меньшей мере одно тепловое изображение, в котором каждый воксел в представляющей интерес области указывает изменение температуры. Вокселы с тепловой аномалией идентифицируются в упомянутом по меньшей мере одном тепловом изображении.
Одно преимущество состоит в отсутствии инвазивности при формирования тепловых изображений во внутренние части объекта обследования.
Еще одно преимущество состоит в точности формирования магниторезонансных тепловых изображений для измерения аномальных тепловых свойств.
Еще одно преимущество состоит в безопасных способах нагревания или охлаждения целевых областей тела.
Еще одно преимущество состоит в использовании тепловой информации для более точных диагнозов.
Еще одно преимущество состоит в наблюдении за эффективностью лучевой терапии.
Еще одно преимущество состоит в сочетании с развитием, обновлением или уточнением планов лучевой терапии.
Другие дополнительные преимущества настоящего документа будут оценены средними специалистами в уровне техники после прочтения и понимания последующего подробного описания.
Изобретение может принимать форму в различных компонентах и размещениях компонентов и в различных этапах и размещении этапов. Чертежи предлагаются только в целях иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны рассматриваться в качестве накладывающих ограничения на изобретение.
На фиг. 1 схематично изображен вариант осуществления системы магниторезонансного сканнера с различными устройствами для нагревания/охлаждения целевых областей обследуемого тела.
На фиг. 2 схематично изображен пример одного варианта осуществления объема для формирования изображений и измерений температуры (T) относительно времени (t) различных вокселов.
На фиг. 3 изображена блок-схема последовательности операций варианта осуществления способа диагностической идентификации тепловых аномалий.
На фиг. 4 изображена блок-схема последовательности операций варианта осуществления системы, используемой совместно с планированием лучевой терапии.
На фиг. 1 схематично изображен один вариант осуществления системы 10 магниторезонансного сканнера с различными устройствами для нагревания/охлаждения целевых областей обследуемого тела. Магниторезонансный (MR) сканнер 12 сконфигурирован с возможностью создания магниторезонансных изображений, указывающих температуру каждого воксела представляющей интерес области тела. MR сканнер 12 изображен в поперечном сечении с опорой 14 для пациента. MR сканнеры обнаруживают изменения температуры с точностью до 0,1°C. Изменения температуры по отношению к телу могут быть вызваны использованием множества методов, таких как ультразвук, радиочастотные (RF) импульсы, глотаемые жидкости, вводимые растворы, компрессы и т.д. Изменения температуры вызываются множеством устройств, таких как ультразвуковой излучатель 16, RF излучатель 20, шприц с тепловым/химическим раствором 22, сосуд с тепловой/химической жидкостью, которая должна быть принята пациентом 24, маска, соединенная с газом, который вдыхается пациентом 25, горячий/холодный компресс 26 и т.д. Изменения температуры могут также быть естественными, например из-за активных или пассивных упражнений и естественных температурных циклов тела, которые возникают ежедневно.
Данные формирования тепловых изображений от MR сканнера 12 передаются в один или более процессоров 28 через сеть 30. Процессоры могут содержать непостоянное и постоянное запоминающее устройство. Сеть 30 включает в себя проводное или беспроводное соединение, прямое подключение или сетевое соединение, такое как частная сеть или Интернет. Процессоры могут содержаться внутри одного сервера или во множестве серверов.
Хранилище 32 данных присоединяется к упомянутым одному или более процессорам с помощью множества различных вариантов соединения. Хранилище данных может быть непосредственно присоединенными отдельными томами, присоединенными через сеть хранилищами и т.п. Хранилище 32 данных обеспечивает хранение принятых данных 34 формирования тепловых изображений, сохраненных групп тепловых изображений 36, диагностических баз 38 данных и базы данных планов 40 лучевой терапии и способов 42 лечения. Хранящиеся группы тепловых изображений включают в себя изображения, которые представляют собой заданную совокупность. Заданная совокупность может быть нормальной совокупностью, которая включает в себя тепловые изображения нормальных изображений, которые воксел за вокселом представляют вариации нормальных изменений температуры для здоровых людей. Нормальная группа может сравниваться с тепловым изображением воксел за вокселом после регистрации по отношению к общему пространству, и вычисляется вероятность того, что каждый воксел теплового изображения является отличающимся. Альтернативно группа может представлять собой совокупность(и) больных, например людей с сосудистым заболеванием мозга. Тепловое изображение может сравниваться с группой для определения вероятности того, что воксел подобен вокселам, найденным в группе, например, с сосудистым заболеванием мозга.
Диагностическая база данных включает в себя диагнозы, такие как ICD-10, ICD-0, SNOMED и т.п. Диагностическая база данных включает в себя информацию о морфологии и информацию об аномальном изменении температуры. Диагностическая база данных позволяет сопоставлять тепловые аномалии с возможными диагнозами. База данных планов лучевой терапии включает в себя этапы и альтернативы для лечения диагностированного состояния. База данных способов лечения включает в себя параметры, такие как доза и частота возможной лучевой терапии для диагностированных опухолей и т.д. База данных планов лучевой терапии может продолжаться за пределы только магниторезонансных сканнеров и включать в себя данные относительно других устройств, обычно используемых совместно или в сочетании с магниторезонансными сканнерами, таких как Высоко Сфокусированный Ультразвук (HIFU), Линейный Ускоритель (LINAC), Рентгеновское излучение и т.п.
Устройство 44 отображения соединено с сетью 30 и с упомянутыми одним или более процессорами. Устройство 44 отображения позволяет медицинскому работнику взаимодействовать с системой. Устройство отображения может быть компьютером, портативным компьютером, планшетом, мобильным устройством и т.п. Устройство отображения отображает изображения, возможные диагнозы, планы лучевой терапии, сравнения изображений и т.п. Например, отображается тепловое изображение спины, изображающее изменение температуры в ежедневном температурном цикле. Амплитуда в изменении температуры в каждом вокселе отображается в качестве основанной на цвете интенсивности. Интенсивность может быть нормализована с использованием группы и повреждения спины, которое указывается посредством вокселов, которые значительно отклоняются от нормативной совокупности. Альтернативно, интенсивность может быть нормализована с использованием температуры легочной артерии в качестве опорной области, в которой каждый воксел является разностью между температурой в вокселе и температурой легочной артерии. Интенсивность воксела может быть представлена в качестве среднего значения разности, минимума, максимума или некоторой функции, которая включает в себя температуру опорной области и изменения во времени. Также рассматриваются и другие внутренние органы и области. Устройство 44 отображения также вводит команды и разрешает медицинскому работнику управлять использованием системы формирования изображений.
На фиг. 2 схематично изображен пример одного варианта осуществления объема для формирования изображений и измерений температуры различных вокселов. Данные 34 формирования тепловых изображений изображены в качестве примерного объема вокселов, представленного в качестве 3-мерного прямоугольного объема. Объем вокселов может быть любой формы или размерности. Каждый воксел многократно изображается во времени для создания измерения во времени изменения температуры либо в качестве непрерывного измерения, либо дискретных измерений с использованием методик дискретизации. Например, измерения температуры могут быть непрерывными на основе данных формирования магниторезонансных изображений, когда это становится возможным со сканнера в течение нагревания или охлаждения целевой области. В другом примере изменения температуры от магниторезонансного сканнера измеряются с интервалами в 1 минуту или 10 минут. В дополнительном примере изменения температуры снимаются утром, в полдень и вечером для сравнения ежедневных температурных циклов. Может быть применена аналитика, которая аппроксимирует функции для каждого из измерений, такая как аппроксимация кривой, дискретная статистика и т.п. Например, если количество точек дискретизации увеличивается, то для аппроксимации кривой могут применяться методы регрессии. Альтернативные примеры включают в себя модельные кривые, основанные на нормальном изменении температуры ткани, которые адаптируются или модифицируются с получением точек с данными. Модельная кривая может быть нисходящей параболической функцией для уменьшающейся температуры, где амплитуда изгиба регулируется по отношению к точкам дискретизации. Аппроксимация кривой включает в себя скользящие средние значения, линейную регрессию и т.п. Дискретная статистика включает в себя пороговую величину, минимум, максимум, среднее значение согласно различным распределениям, таким как нормальное, Пуассона, и т.д., и т.п. Количество измерений изменения температуры может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, горячий или холодный источники применяются для первоначального изменения температуры тела до измерения изменения температуры, пока тело восстанавливает гомеостатическое равновесие. Например, источник тепла, такой как слабо сфокусированный HIFU, первоначально применяется к ткани груди для нагревания ткани на несколько градусов. Источник тепла удаляется, и тело охлаждает ткань груди. Опухоли, присутствующие в ткани груди, имеют больше сосудистой циркуляции и покажут более крутую кривую охлаждения. Увеличенная кровь, циркулирующая к больной ткани, охлаждает больную ткань более быстро. В примерных измерениях изменение 46 температуры представлено в качестве кривой со сплошной линией или непрерывного измерения. Кривая со сплошной линией может быть основана на методике дискретизации и методиках аппроксимации кривой, описанных ранее. График измерения температуры одного воксела изображает уменьшающуюся температуру, которая является нормальной 48, в то время как другой воксел изображает аномальную или более быстро уменьшающуюся температуру 50. На примерных графиках более быстро уменьшающаяся температурная кривая указывает на больную ткань, такую как рак груди.
Пунктирная линия на примерных графиках для двух вокселов является ожидаемыми изменениями 52 температуры для здоровой ткани. Ожидаемые изменения 52 температуры могут основываться на множестве источников, таких как группа 36, опорная область пациента, исходные сведения пациента, смежная область пациента и т.д. Различные части тела будут изменять температуру с различными скоростями. Например, ткань и органы в туловище будут охлаждаться или нагреваться быстрее конечностей. Группа представляет собой изменчивость нормальных значений по совокупности, но не представляет собой нормальные значения для отдельного пациента. Опорная область пациента, такая как легочная артерия, представляет собой нормальные значения для пациента, но не учитывает изменчивость между различными тканями или воздействием на больную ткань. Исходные сведения для пациента могут представлять собой то, когда пациент находился в покое перед нагреванием или охлаждением целевой области. Исходные сведения альтернативно могут быть кривой изменения температуры области, отличающейся от представляющей интерес области. Например, холодный компресс может быть приложен к ноге, удален, и кривая изменения температуры может развиться для вокселов внутри ноги. Модельная кривая изменения может быть построена с использованием кривой изменения температуры из вокселов ноги и применена в качестве исходных сведений для кривой изменения температуры, измеренной для другой представляющей интерес области, такой как грудь. Исходные сведения могут быть функцией анатомического признака, такого как мозг, сердце и т.д., среднего значения вокселов целевой области, тела, в покое реагирующего на искусственный источник тепла до выполнения упражнений, и измерения изменения температуры в сравнении, и т.п.
Измеренное изменение 46 температуры сравнивается с ожидаемым изменением 52 температуры, и разность может быть представлена в качестве вероятности аномалии. Разность может быть измерена в качестве области между кривой с пунктирной линией и кривой со сплошной линией в данном примере. Альтернативно может быть измерено максимальное изменение скорости каждой кривой и сравнено со значениями пороговой величины, указывающей аномальный тепловой воксел. Для определения вероятности разности между ожидаемым и измеренным изменением температуры могут применяться различные методы. Создается вероятностная диаграмма, которая включает в себя вероятность присутствия аномалии для каждого воксела. В другом варианте осуществления тепловая кривая каждого воксела сравнивается с последовательностью кривых, при этом каждая кривая связана с некоторым диагнозом, например нормальная кривая, кривая рака, кривые для различных стадий или типов рака, артрита, растяжения, воспаления и т.п.
На фиг. 3 изображена блок-схема последовательности операций варианта осуществления способа диагностической идентификации на основе тепловых аномалий. На первом этапе 54 температура тела изменяется от нормальной или соответствующей исходным сведениям. Изменение может возникнуть до или в течение последовательности формирования MR изображений. Различные устройства, показанные на фиг. 1, могут использоваться для повышения или понижения температуры тела в целевой области. Температура тела может быть повышена с использованием выполнения активных или пассивных упражнений, естественных ежедневных температурных циклов тела и т.п. Температура целевых областей может обычно спокойно увеличиваться на 2-3°C или уменьшаться примерно на 5°C от нормальной величины, что легко обнаруживается посредством MR термографии. Например, HIFU, который используется для умерщвления больной ткани внутренним образом при лучевой терапии, может быть слабее сфокусирован и использован для нагревания представляющей интерес области на несколько градусов. Магнитный резонанс, который используется для наблюдения за HIFU терапией, может также наблюдать за нагреванием представляющей интерес области посредством HIFU в диагностических целях. Альтернативно, если, например, пищеварительный тракт включает в себя представляющую интерес область, то пациент может принять горячую или холодную воду для нагревания или охлаждения пищеварительного тракта. Данная жидкость может иметь химическую основу, которая временно повышает температуру тела, пока происходит поглощение химического вещества. В другом примере может быть введен соляной раствор, который временно уменьшает температуру крови. В другом примере может вдыхаться холодный газ, который временно уменьшает температуру легочной области. Данный газ может быть другим в тепловом отношении, чтобы вызвать тепловое понижение, или иметь химическую основу, которая вызывает расширение и потерю тепла капиллярами в течение выдоха. В другом примере упражнение может повысить температуру представляющей интерес области через тепло, создаваемое мышечной активностью. Активное упражнения пациента является упражнением, выполняемым пациентом, при этом пассивное упражнение является движением, вызываемым кем-либо/чем-либо другим, например физиотерапевтом или электростимуляцией. Независимо от формы используемого упражнения мышечное движение создает тепло, и тело будет через гомеостаз уменьшать данное тепло. Измерение уменьшения тепла может быть сделано легче, когда тело находится в покое, например, в течение формирования изображений, и охлаждение ткани мышцы создает измеряемые изменения температуры.
MR сканнер измеряет изменения температуры на этапе 56, пока тело восстанавливает гомеостатическое равновесие, например многократно измеряет температуру и создает график температуры (T) относительно времени (t). Температура может быть измерена с тепловым разрешением приблизительно в 0,1°C. Измерение изменения температуры было описано со ссылкой на фиг. 2. На этапе 58 развивается вероятностная диаграмма, которая идентифицирует вероятность аномалии в местоположении каждого воксела. Данные местоположения включают в себя отображение на анатомические структуры и/или представляющие интерес области. Тепловые кривые могут также сравниваться с опорными тепловыми кривыми для определения вероятности конкретной аномалии. Например, если максимальная скорость изменения температуры для нормальной ткани составляет 0,3°C/мин, а максимальная скорость тепловой кривой составляет 0,8°C/мин, то существует высокая вероятность того, что присутствует аномальная тепловая ткань. Развитие вероятностной диаграммы было описано со ссылкой на фиг. 2.
Отображаемые аномальные местоположения соотносятся с возможными диагнозами с использованием базы данных диагнозов на этапе 60. Могут использоваться другие источники, такие как другие медицинские тесты пациентов, другие изображения пациентов и т.п. Например, анализ крови, указывающий присутствие некоторых типов опухолей, рентгеновские изображения, показывающие артрит, и т.д. Возможные диагнозы могут быть отображены медицинскому работнику с помощью MR изображений. MR изображения могут включать в себя вероятностную диаграмму аномальных местоположений, представленных с разной интенсивностью. Например, вокселы с высокими вероятностями (например, более 0,9) тепловых аномалий могут изображаться в красном цвете, с более низкими вероятностями (например, более 0,5) - изображаются в желтом цвете и т.д.
Данная блок-схема последовательности операций варианта осуществления использует безинвазивный способ MR термографии, которая идентифицирует температурные аномалии. Идентифицированные температурные аномалии используются для идентификации возможных диагнозов или предоставления информации, которая может быть соотнесена с другими диагностическими инструментами и методиками.
На фиг. 4 изображена блок-схема последовательности операций варианта осуществления системы и способа, используемого совместно с планированием лучевой терапии. Данный вариант осуществления, описываемый со ссылкой на фиг. 3, может использоваться для идентификации аномалий. Могут использоваться другие источники и система для наблюдения за развитием реакции пациента на лучевую терапию. Таким образом, план лучевой терапии может быть создан на этапе 62 или на следующем этапе в прогрессивном цикле планирования лучевой терапии. План лучевой терапии включает в себя начальный размер и местоположение болезни, такой как опухоль. План лучевой терапии определяет образ и дозу лучевой терапии, такой как с использованием LINAC, HIFU, рентгеновского излучения, и т.п., которая применяется на этапе 64. После того как применена лучевая терапия, система измеряет тепловую температурную кривую или изменение в оставшейся целевой ткани, например опухоли. Изменения в тепловой кривой могут указывать относительный успех в умерщвлении опухолевых клеток в каждом вокселе. Система проверяет, обновляет или уточняет план в соответствии с разрушением/выживанием опухоли, определяемой из тепловых кривых.
Следует понимать, что совместно с конкретными примерными вариантами осуществления, представленными в данном документе, некоторые структурные и/или функциональные признаки описываются входящими в состав заданных элементов и/или компонентов. Однако подразумевается, что эти признаки могут, с тем же самым или схожим преимуществом, также аналогично входить в состав других элементов и/или компонентов по необходимости. Следует также понимать, что различные аспекты примерных вариантов осуществления по необходимости могут выборочно использоваться для достижения других альтернативных вариантов осуществления, подходящих для необходимых применений, причем другие альтернативные варианты осуществления тем самым реализуют соответствующие преимущества аспектов, содержащихся там.
Следует также понимать, что конкретные элементы или компоненты, описанные в данном документе, могут иметь свою функциональность, соответственно реализуемую через аппаратное обеспечение, программное обеспечение, встроенное микропрограммное обеспечение или их сочетание. Дополнительно, следует понимать, что конкретные элементы, описанные в данном документе объединенными вместе, могут при подходящих обстоятельствах быть отдельными элементами или разделенными по-иному. Схожим образом множество конкретных функций, описанных выполняемыми одним конкретным элементом, могут выполняться множеством различных элементов, действующих независимо для выполнения отдельных функций, или конкретные отдельные функции могут быть разделены и выполнены множеством различных элементов, действующих совместно. Альтернативно некоторые элементы или компоненты, иначе описанные и/или изображенные в данном документе отличающимися друг от друга, могут быть физически или функционально объединены при необходимости.
Одним словом, настоящее описание было изложено со ссылкой на предпочтенные варианты осуществления. Очевидно, что после прочтения и понимания существующего описания специалистам в уровне техники придут в голову модификации и изменения. Предполагается, что изобретение рассматривается включающим в себя все такие модификации и изменения, поскольку они попадают в объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов. То есть следует понимать, что различные из раскрытых выше и других признаков и функций, или их альтернативы, могут по желанию объединяться со многими другими различными системами или применениями и что также те различные непредусмотренные в настоящее время или непредвиденные альтернативы, модификации, изменения или улучшения могут быть впоследствии созданы специалистами в уровне техники, которые, как аналогичным образом предполагается, охватываются последующей формулой изобретения.

Claims (44)

1. Магниторезонансная система (10), содержащая:
магниторезонансный сканнер (12), сконфигурированный для термографического измерения;
один или более процессоров (28), который:
принимает (56)данные теплового изображения от магниторезонансного сканнера и реконструирует по меньшей мере одно тепловое изображение, на котором каждый воксел представляющей интерес области включает в себя меру изменения температуры; и
идентифицирует (58) вокселы с тепловой аномалией на тепловом изображении посредством сравнения измеренного изменения (46) температуры с ожидаемым изменением (52) температуры;
устройство (44) отображения, которое отображает по меньшей мере одно реконструированное изображение с идентифицированными вокселами с тепловой аномалией.
2. Магниторезонансная система (10) по п. 1, дополнительно включающая в себя:
по меньшей мере одно устройство (16, 20, 22, 24, 26), которое изменяет температуру в представляющей интерес области.
3. Магниторезонансная система (10) по п. 1 или 2, дополнительно включающая в себя:
диагностическую базу (38) данных, которая хранит по меньшей мере характеристику измерений изменения температуры по меньшей мере одного аномального состояния; и
в которой процессор дополнительно сравнивает измеренные тепловые изменения с изменениями температуры сохраненной характеристики.
4. Магниторезонансная система по п. 1 или 2, в которой упомянутые один или более процессоров дополнительно запрограммированы с возможностью:
многократной реконструкции тепловых изображений, регистрируемых по отношению к общему пространству, принимаемых во времени; и
построения кривой теплового изменения, которая включает в себя период по меньшей мере одного из нагревания и охлаждения.
5. Магниторезонансная система (10) по п. 1 или 2, дополнительно включающая в себя:
по меньшей мере одну группу тепловых изображений, которая представляет собой нормативную совокупность; и
в которой упомянутый один или более процессоров дополнительно запрограммированы с возможностью:
сравнения каждого воксела упомянутого по меньшей мере одного реконструированного теплового изображения с группой для идентификации разностей.
6. Магниторезонансная система (10) по п. 3, в которой диагностическая база (38) данных связывает возможные диагнозы с тепловыми аномалиями.
7. Магниторезонансная система (10) по п. 1 или 6, в которой упомянутое по меньшей мере одно устройство, которое изменяет температуру, увеличивает температуру и включает в себя по меньшей мере одно из следующего:
ультразвуковой излучатель (16); и
радиочастотный излучатель (20).
8. Магниторезонансная система (10) по любому из пп. 1 или 6, в которой упомянутое по меньшей мере одно устройство, которое изменяет температуру, уменьшает температуру и включает в себя по меньшей мере одно из следующего:
вводимый тепловой/химический раствор (22);
вдыхаемый газ (23);
вводимую тепловую/химическую жидкость (24); и
прикладываемый снаружи источник (26) холода.
9. Способ магниторезонансной термографии, содержащий этапы, на которых:
принимают (56) данные теплового изображения от магниторезонансного сканнера и реконструируют по меньшей мере одно тепловое изображение, на котором каждый воксел в представляющей интерес области указывает изменение температуры; и
идентифицируют (58) вокселы с тепловой аномалией на упомянутом по меньшей мере одном тепловом изображении посредством сравнения измеренного изменения (46) температуры с ожидаемым изменением (52) температуры.
10. Способ магниторезонансной термографии по п. 9, в котором данные магниторезонансного изображения получают во временном интервале для создания тепловой кривой для каждого воксела.
11. Способ магниторезонансной термографии по п. 10, в котором тепловую кривую создают в течение по меньшей мере одного из
изменения температуры в представляющей интерес области; и
восстановления температуры в упомянутой области до нормальной температуры, после того как температура была изменена.
12. Способ магниторезонансной термографии по любому из пп. 9-11, в котором этап определения вокселов с тепловой аномалией включает в себя этап, на котором:
сравнивают указанное изменение температуры в вокселах упомянутого теплового изображения с ожидаемым изменением (52) температуры.
13. Способ магниторезонансной термографии по любому из пп. 9-11, в котором ожидаемое изменение является функцией по меньшей мере одного из
среднего значения объема, области или анатомического сегмента представляющей интерес области;
объема, области или анатомического сегмента представляющей интерес области нормативного пациента или группы пациентов;
объема, области или анатомического сегмента представляющей интерес области для исходных сведений изображаемого пациента.
14. Способ магниторезонансной термографии по любому из пп. 9-11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
вводят (62) местоположение идентифицированных аномалий изменения температуры в план лучевой терапии; и
оценивают воздействие лучевой терапии на основе присутствия аномалий изменения температуры.
15. Постоянный машиночитаемый носитель для магниторезонансных систем, причем носитель закодирован с возможностью управления одним или более процессорами для выполнения способа по любому из пп. 9-14.
RU2014130771A 2011-12-27 2012-12-13 Магниторезонансная термография: формирование изображений высокого разрешения для тепловых аномалий RU2638278C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161580412P 2011-12-27 2011-12-27
US61/580,412 2011-12-27
PCT/IB2012/057260 WO2013098690A1 (en) 2011-12-27 2012-12-13 Magnetic resonance thermography: high resolution imaging for thermal abnormalities

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014130771A RU2014130771A (ru) 2016-02-20
RU2638278C2 true RU2638278C2 (ru) 2017-12-12

Family

ID=47631483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014130771A RU2638278C2 (ru) 2011-12-27 2012-12-13 Магниторезонансная термография: формирование изображений высокого разрешения для тепловых аномалий

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9872622B2 (ru)
EP (1) EP2797501B1 (ru)
JP (2) JP6392667B2 (ru)
CN (1) CN104039218B (ru)
BR (1) BR112014015668A8 (ru)
RU (1) RU2638278C2 (ru)
WO (1) WO2013098690A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1301690B1 (it) 1998-06-11 2000-07-07 Sinco Ricerche Spa Miscele di resine poliestere aventi elevate proprieta' di barriera aigas.
US10576304B2 (en) 2010-06-29 2020-03-03 Sunnybrook Research Institute Thermal therapy apparatus and method using focused ultrasonic sound fields
EP2760545B1 (en) 2011-09-26 2019-04-24 Profound Medical Inc. System for control and monitoring of conformal thermal therapy
US9872622B2 (en) * 2011-12-27 2018-01-23 Koninklijke Philips N.V. Magnetic resonance thermography: high resolution imaging for thermal abnormalities
US20170209579A1 (en) * 2014-07-24 2017-07-27 Baylor College Of Medicine Non-invasive radiofrequency field treatment for cancer therapy
CN104257357B (zh) * 2014-10-14 2016-05-25 深圳先进技术研究院 磁共振温度成像方法和系统
DE102014223388B4 (de) * 2014-11-17 2016-07-28 Siemens Healthcare Gmbh Beschleunigung einer MR-Fingerprinting-Messung
US10395124B2 (en) * 2017-03-31 2019-08-27 Osram Sylvania Inc. Thermal image occupant detection
US10677866B1 (en) * 2018-11-28 2020-06-09 Insightec, Ltd. Systems and methods for correcting measurement artifacts in MR thermometry
IT201900022419A1 (it) * 2019-11-28 2021-05-28 Fond Irccs Ca Granda Ospedale Maggiore Policlinico Metodo per stimare parametri riguardanti un encefalo
EP3961237A1 (en) * 2020-08-24 2022-03-02 Koninklijke Philips N.V. Mri systems and methods for indicating brain tissue damage of a subject
CN113030182B (zh) * 2021-01-20 2023-10-27 南方医科大学顺德医院(佛山市顺德区第一人民医院) 基于温度-位置曲线分析的热异常尺寸测量方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5916161A (en) * 1995-09-13 1999-06-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging apparatus with temperature measurement function
US20080194941A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Florian Steinmeyer Method, transducer, and arrangement for hifu treatment with mr temperature monitoring
RU2358780C2 (ru) * 2005-01-31 2009-06-20 Чонгкуинг Ронгхай Медикал Ультрасаунд Индастри Лтд. Ультразвуковое терапевтическое устройство
US20090227859A1 (en) * 2006-01-25 2009-09-10 John Pile-Spellman Systems and methods for determining a cardiovascular parameter using temperature sensitive magnetic resonance imaging

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3192834B2 (ja) * 1993-07-23 2001-07-30 株式会社東芝 参照画像準備支援装置
JP3559318B2 (ja) 1994-09-14 2004-09-02 株式会社東芝 磁気共鳴診断装置
JP2000300536A (ja) * 1999-04-22 2000-10-31 Hitachi Medical Corp Ｍｒｉ装置を用いた３次元温度計測方法
US6418337B1 (en) 2000-06-15 2002-07-09 Autolitt Inc. MRI guided hyperthermia surgery
JP4285623B2 (ja) * 2001-04-26 2009-06-24 富士フイルム株式会社 画像表示方法および装置並びにプログラム
WO2005118516A2 (en) * 2004-05-26 2005-12-15 Endothelix, Inc. Method and apparatus for determining health condition
CN100588368C (zh) 2008-09-12 2010-02-10 新奥博为技术有限公司 一种基于三维稳态自由进动的磁共振成像测温方法
CN102177519A (zh) * 2008-10-10 2011-09-07 皇家飞利浦电子股份有限公司 健康风险度量的确定和/或呈现
KR20120032492A (ko) 2009-06-02 2012-04-05 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Ｍｒ 영상 유도 치료
JP5725939B2 (ja) * 2010-05-14 2015-05-27 株式会社東芝 磁気共鳴診断装置
US9872622B2 (en) * 2011-12-27 2018-01-23 Koninklijke Philips N.V. Magnetic resonance thermography: high resolution imaging for thermal abnormalities

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5916161A (en) * 1995-09-13 1999-06-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging apparatus with temperature measurement function
RU2358780C2 (ru) * 2005-01-31 2009-06-20 Чонгкуинг Ронгхай Медикал Ультрасаунд Индастри Лтд. Ультразвуковое терапевтическое устройство
US20090227859A1 (en) * 2006-01-25 2009-09-10 John Pile-Spellman Systems and methods for determining a cardiovascular parameter using temperature sensitive magnetic resonance imaging
US20080194941A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Florian Steinmeyer Method, transducer, and arrangement for hifu treatment with mr temperature monitoring

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017176876A (ja) 2017-10-05
JP6392667B2 (ja) 2018-09-19
US20140309519A1 (en) 2014-10-16
BR112014015668A8 (pt) 2017-07-04
CN104039218A (zh) 2014-09-10
EP2797501A1 (en) 2014-11-05
WO2013098690A1 (en) 2013-07-04
CN104039218B (zh) 2018-03-30
JP2015503381A (ja) 2015-02-02
JP6466514B2 (ja) 2019-02-06
US9872622B2 (en) 2018-01-23
BR112014015668A2 (pt) 2017-06-13
EP2797501B1 (en) 2023-05-24
RU2014130771A (ru) 2016-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2638278C2 (ru) Магниторезонансная термография: формирование изображений высокого разрешения для тепловых аномалий
US10506943B2 (en) Methods and systems for monitoring intrabody tissues
Bruggmoser et al. Guideline for the clinical application, documentation and analysis of clinical studies for regional deep hyperthermia
Morucci et al. Bioelectrical impedance techniques in medicine part III: Impedance imaging third section: Medical applications
EP2344033B1 (en) Diagnosis of acute strokes
CN105163658B (zh) 用于确定组织状况的多频信号处理分类器
Groenlund et al. A validation study of near-infrared fluorescence imaging of lymphatic vessels in humans
US20240115134A1 (en) Medical imaging apparatus comprising primary module and supplemental module and process thereof
Devoogdt et al. Reproducibility of lymphoscintigraphic evaluation of the upper limb
BR112019012284A2 (pt) sistema para diagnosticar uma condição de saúde de um paciente, sistema para estabelecer valores indicadores do parâmetro hemodinâmico ou valores indicadores sub-rogados do parâmetro hemodinâmico, método para diagnosticar uma condição de saúde de um paciente e gerador programável
CN108320279B (zh) 用于诊断患者状况的成像系统
Hakimé et al. CT perfusion for determination of pharmacologically mediated blood flow changes in an animal tumor model
US9492100B2 (en) Magnetic resonance imaging for detecting cardiac diseases
Payne et al. Mathematical modeling of thermal ablation
Wang et al. Heat transfer analysis of blood perfusion in diabetic rats using a genetic algorithm
Mohiyuddin et al. Rheumatoid arthritis detection using thermal imaging and fuzzy-c-means algorithm
Hansen et al. Hemodynamic assay of hind limb in multiple animal models
Lontok et al. Monitoring of peripheral vascular disease using neuro-fuzzy algorithm and wireless body sensor network
Dickey et al. Making the Most of Focused Ultrasound: Tissue Heating to Improve Chemotherapy Release
Ahmed et al. The Intersection Syndrome-an under-diagnosed Clinical entity?
Zeng et al. A Wearable Device for Dynamic Monitoring of Cerebral Blood Flow Based on Electromagnetic Coupling Sensing
KR20160096937A (ko) 생체신호를 이용한 건강상태 확인방법
Supriyanto The future of cardiovascular imaging
de Waard-Schalkx et al. Recent developments in medical techniques involving ionising or non-ionising radiation: update 2014
Fhager et al. On the use of microwave based thermal monitoring in hyperthermia