磁共振溫度成像方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及磁共振序列設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種磁共振溫度成像方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁共振引導(dǎo)的高強度聚焦超聲化igh Intensity !^cused叫hasound,HIFU)熱 消融治療中，多束高強度超聲波從不同方向匯聚到焦點，焦點匯聚的能量巨大，瞬間能使組 織發(fā)生凝固性壞死，一旦焦點定位出現(xiàn)偏差，會對正常組織造成損害。磁共振溫度成像技術(shù) 對HIFU治療中的祀向組織不同位置進行溫度成像，是保障HIFU治療安全性和治療效果的關(guān) 鍵之一。HIRJ治療過程中祀組織的溫度分布不斷變化，因此要求溫度監(jiān)測具有較好的實時 性。HI即治療需要較大的溫度成像覆蓋范圍，由于聲通道上組織不均勻，熱量沉積可能發(fā)生 在較大的空間范圍內(nèi)，因此需要實現(xiàn)大范圍的溫度監(jiān)測W確保治療過程的安全性。
[0003] 通?；赑RFS原理的溫度成像使用擾相梯度回波（radiofrequency spoiled gradient echo，RF spoiled GRE)序列。該序列實現(xiàn)簡單，但缺點在于速度較慢，如果需要 監(jiān)測大范圍的溫度分布，則需要配合多層掃描或者=維掃描方法，其時間分辨率會進一步 降低。使用回波平面成像化cho Planar Imaging,EPI)是加快成像速度的手段之一。另外， 多層圖像重聚成像（multiple adjacent slice thermometry with excitation refocusing ,MASTER)也可W提高溫度成像速度，MAST邸序列在一個重復(fù)周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射多 個中屯、頻率不同的射頻脈沖，配合選層梯度，能夠分別激發(fā)多層圖像信號，將多層掃描的時 間縮短到一次掃描，提高了成像速度。
[0004] 現(xiàn)有的圖像采集方法只設(shè)及逐層采集圖像。一方面，對祀向組織的附近大范圍進 行成像，需要使用逐層掃描或者=維成像，掃描時間長，時間分辨率低，不能實現(xiàn)實時溫度 監(jiān)測。
[0005] GRE-EPI序列采集圖像能加快圖像采集速度，但是EPI對于磁場不均勻性、梯度系 統(tǒng)滿流等因素十分敏感，給圖像引入額外的崎變。
[0006] MAST邸序列通過設(shè)計特殊的射頻激發(fā)和梯度，也可W實現(xiàn)在一個重復(fù)周期內(nèi)采集 多層圖像的信息，但該方法通常導(dǎo)致較長的回波時間(TE),使得圖像信噪比下降，容易出現(xiàn) 信號損失和圖像變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種磁共振溫度成像方法及系統(tǒng)，W提高溫度圖像采集的效率。
[000引本發(fā)明提供一種磁共振溫度成像方法，所述方法包括:基于高加速并行成像混疊 控制CAIPRINHA方法，確定包含多個單激發(fā)脈沖的復(fù)合激發(fā)脈沖;在多個溫度成像時刻，分 別使用所述復(fù)合激發(fā)脈沖同時激發(fā)一檢測對象的多層成像區(qū)域，并分別采集所述多層成像 區(qū)域的混疊信號數(shù)據(jù);根據(jù)所述混疊信號數(shù)據(jù)，通過并行成像算法計算得到在所述溫度成 像時刻各層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù);根據(jù)所述溫度成像時刻的每層所述成像區(qū)域 的磁共振圖像數(shù)據(jù)，通過溫度算法計算得到所述溫度成像時刻的每層所述成像區(qū)域的溫度 圖像數(shù)據(jù);其中，所述多個溫度成像時刻包含一溫度變化前的初始溫度時刻，所述溫度圖像 數(shù)據(jù)包含溫度變化后的所述溫度成像時刻相對于所述初始溫度時刻的溫度差。
[0009] -個實施例中，基于高加速并行成像混疊控制CAIPRINHA方法，確定包含多個單激 發(fā)脈沖的復(fù)合激發(fā)脈沖，包括:利用CAIPRINHA方法確定各所述單激發(fā)脈沖的初始相位;根 據(jù)拉莫方程計算得到所述單激發(fā)脈沖的激發(fā)頻率;根據(jù)所述多層成像區(qū)域的層數(shù)、所述單 激發(fā)脈沖的初始相位、所述激發(fā)頻率及一設(shè)定脈沖類型確定所述復(fù)合激發(fā)脈沖。
[0010] -個實施例中，采集所述多層成像區(qū)域的混疊信號數(shù)據(jù)，包括:根據(jù)所述復(fù)合激發(fā) 脈沖，結(jié)合一選層梯度，獲取所述多層成像區(qū)域的回波信號數(shù)據(jù);根據(jù)所述回波信號數(shù)據(jù)， 結(jié)合一相位編碼梯度和一讀出梯度，計算所述多層成像區(qū)域的初始信號數(shù)據(jù);對所述初始 信號數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，得到所述混疊信號數(shù)據(jù)。
[0011] -個實施例中，根據(jù)所述混疊信號數(shù)據(jù)，通過并行成像算法計算得到各層所述成 像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)，包括:使用梯度回波GRE序列逐層采集所述多層成像區(qū)域的設(shè)定 分辨率圖像;利用所有所述設(shè)定分辨率圖像估算用于采集所述混疊信號數(shù)據(jù)的相控陣線圈 的敏感度空間分布數(shù)據(jù);利用所述敏感度空間分布數(shù)據(jù)和所述混疊信號數(shù)據(jù)，計算得到各 層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)。
[0012] -個實施例中，根據(jù)所述混疊信號數(shù)據(jù)，通過并行成像算法計算得到各層所述成 像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)，包括:利用相控陣線圈中的多個線圈，W奈奎斯特脈沖頻率對所 述成像區(qū)域的K空間中屯、數(shù)據(jù)進行全采樣，W獲取各所述線圈的K空間自校準(zhǔn)線ACS數(shù)據(jù);針 對每個所述線圈，利用所述ACS數(shù)據(jù)和所述線圈采集到的所述混疊信號所對應(yīng)的K空間數(shù) 據(jù)，估算所述線圈的權(quán)重系數(shù);針對每個所述線圈，利用所述線圈的權(quán)重系數(shù)和所述線圈采 集到的所述混疊信號所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，擬合得到所述線圈未采集到的各層所述成像區(qū) 域所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù);針對每個所述線圈，利用擬合得到的K空間數(shù)據(jù)、所述ACS數(shù)據(jù)W及 采集到的所述混疊信號數(shù)據(jù)所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，合并得到所述線圈所對應(yīng)的各層所述成 像區(qū)域的完整K空間數(shù)據(jù);對所述完整K空間數(shù)據(jù)進行逆傅里葉變換，得所述線圈采集的各 層所述成像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù);利用Bl權(quán)重線圈組合方法，將所有所述線圈采集的圖像數(shù)據(jù) 合成為解混疊后的所述多層成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)，并獲取各層所述成像區(qū)域的磁共 振圖像數(shù)據(jù)。
[0013] -個實施例中，根據(jù)所述溫度成像時刻的每層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)， 通過溫度算法計算得到所述溫度成像時刻的每層所述成像區(qū)域的溫度圖像數(shù)據(jù)，包括:根 據(jù)所述初始溫度時刻的每層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)的相位和溫度變化后的所述 溫度成像時刻的每層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)的相位，計算得到相位差;根據(jù)所述 相位差，通過質(zhì)子共振頻率偏移PRFS方法，計算得到在所述溫度差，W得到溫度變化后的所 述溫度成像時刻的每層所述成像區(qū)域的溫度圖像數(shù)據(jù)。
[0014] -個實施例中，所述初始相位為：
[0016]其中，n為所述成像區(qū)域的層數(shù)序號，N為所述多層成像區(qū)域的總層數(shù)，M為所述復(fù) 合激發(fā)脈沖的重復(fù)周期序號。
[0017] -個實施例中，所述混疊信號數(shù)據(jù)為：
[0019] 其中，x，y為像素位置，i為線圈序號，Ci(x，y)為所述混疊信號；j為所述成像區(qū)域 的層數(shù)序號，N為所述多層成像區(qū)域的總層數(shù)，F(xiàn)OV為視野范圍：
為考慮 CAIPRINHA方法后第j層成像區(qū)域的圖像在上述混疊信號所對應(yīng)圖像內(nèi)的面內(nèi)位移，SiJ為線 圈i在第j層所述成像區(qū)域的敏感度空間分布數(shù)據(jù);Pj為第j層所述成像區(qū)域受單激發(fā)脈沖 激發(fā)后發(fā)出的信號。
[0020] -個實施例中，所述溫度差與所述相位差之間的關(guān)系為：
[00別]這 = 貨...度O-AiF'.班，
[0022] 其中，A廬為所述相位差，丫為旋磁比，a為溫度系數(shù)，Bo為主磁場強度，AT為所述 溫度差，TE為回波時間。
[0023] -個實施例中，估算所述線圈的權(quán)重系數(shù)的關(guān)系式可為：
[0025]擬合得到所述線圈未采集到的各層成像區(qū)域所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)的關(guān)系式可為：
[0027] 其中，SfS表示第j個線圈的ACS數(shù)據(jù)，ky表示相位編碼方向，A ky為相位編碼的間 隔，m表示ACS數(shù)據(jù)SfS在K空間的塊中的相對位置，L為相控陣線圈中的線圈總數(shù)，1為線圈 的序號，化為相位編碼方向塊的總個數(shù)，b為相位編碼塊的序號，n(j，b，l，m)為需要計算的 線圈的權(quán)重系數(shù)，R為加速因子，Si化y-bR Aky)為第1個線圈所鄰近ACS線的已采集到的K空 間數(shù)據(jù),?為第j個線圈未采集的數(shù)據(jù)。
[0028] 本發(fā)明還提供一種磁共振溫度成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:復(fù)合激發(fā)脈沖生成單元， 用于基于高加速并行成像混疊控制CAIPRINHA方法，確定包含多個單激發(fā)脈沖的復(fù)合激發(fā) 脈沖;混疊信號數(shù)據(jù)生成單元，用于在多個溫度成像時刻，分別使用所述復(fù)合激發(fā)脈沖同時 激發(fā)一檢測對象的多層成像區(qū)域，并分別采集所述多層成像區(qū)域的混疊信號數(shù)據(jù);磁共振 圖像數(shù)據(jù)重建單元，用于根據(jù)所述混疊信號數(shù)據(jù)，通過并行成像算法計算得到在所述溫度 成像時刻各層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù);溫度圖像數(shù)據(jù)生成單元，用于根據(jù)所述溫 度成像時刻的每層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)，通過溫度算法計算得到所述溫度成像 時刻的每層所述成像區(qū)域的溫度圖像數(shù)據(jù);其中，所述多個溫度成像時刻包含一溫度變化 前的初始溫度時刻，所述溫度圖像數(shù)據(jù)包含溫度變化后的所述溫度成像時刻相對于所述初 始溫度時刻的溫度差。
[0029] -個實施例中，所述復(fù)合激發(fā)脈沖生成單元包括:初始相位生成模塊，用于利用 CAIPRINHA方法確定各所述單激發(fā)脈沖的初始相位;激發(fā)頻率生成模塊，用于根據(jù)拉莫方程 計算得到所述單激發(fā)脈沖的激發(fā)頻率;復(fù)合激發(fā)脈沖生成模塊，用于根據(jù)所述多層成像區(qū) 域的層數(shù)、所述單激發(fā)脈沖的初始相位、所述激發(fā)頻率及一設(shè)定脈沖類型確定所述復(fù)合激 發(fā)脈沖。
[0030] -個實施例中，所述混疊信號數(shù)據(jù)生成單元包括：回波信號數(shù)據(jù)生成模塊，用于根 據(jù)所述復(fù)合激發(fā)脈沖，結(jié)合一選層梯度，獲取所述多層成像區(qū)域的回波信號數(shù)據(jù);初始信號 數(shù)據(jù)生成模塊，用于根據(jù)所述回波信號數(shù)據(jù)，結(jié)合一相位編碼梯度和一讀出梯度，計算所述 多層成像區(qū)域的初始信號數(shù)據(jù);混疊信號數(shù)據(jù)生成模塊，用于對所述初始信號數(shù)據(jù)進行模 數(shù)轉(zhuǎn)換處理，得到所述混疊信號數(shù)據(jù)。
[0031] -個實施例中，所述磁共振圖像數(shù)據(jù)重建單元包括:設(shè)定分辨率圖像生成模塊，用 于使用梯度回波GRE序列逐層采集所述多層成像區(qū)域的設(shè)定分辨率圖像;敏感度空間分布 數(shù)據(jù)生成模塊，用于利用所有所述設(shè)定分辨率圖像估算用于采集所述混疊信號數(shù)據(jù)的相控 陣線圈的敏感度空間分布數(shù)據(jù);第一磁共振圖像數(shù)據(jù)生成模塊，用于利用所述敏感度空間 分布數(shù)據(jù)和所述混疊信號數(shù)據(jù)，計算得到各層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)。
[0032] -個實施例中，所述磁共振圖像數(shù)據(jù)重建單元包括:ACS數(shù)據(jù)生成模塊，用于利用 相控陣線圈中的多個線圈，W奈奎斯特脈沖頻率對所述成像區(qū)域的K空間中屯、數(shù)據(jù)進行全 采樣，W獲取各所述線圈的K空間自校準(zhǔn)線ACS數(shù)據(jù);線圈權(quán)重系數(shù)生成模塊，用于針對每個 所述線圈，利用所述ACS數(shù)據(jù)和所述線圈采集到的所述混疊信號所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，估算 所述線圈的權(quán)重系數(shù);未采集K空間數(shù)據(jù)生成模塊，用于針對每個所述線圈，利用所述線圈 的權(quán)重系數(shù)和所述線圈采集到的所述混疊信號所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，擬合得到所述線圈未 采集到的各層所述成像區(qū)域所對應(yīng)的K空間數(shù)據(jù);完整K空間數(shù)據(jù)生成模塊，用于針對每個 所述線圈，利用擬合得到的K空間數(shù)據(jù)、所述ACS數(shù)據(jù)W及采集到的所述混疊信號數(shù)據(jù)所對 應(yīng)的K空間數(shù)據(jù)，合并得到所述線圈所對應(yīng)的各層所述成像區(qū)域的完整K空間數(shù)據(jù);初始圖 像數(shù)據(jù)生成模塊，用于對所述完整K空間數(shù)據(jù)進行逆傅里葉變換，得所述線圈采集的各層所 述成像區(qū)域的圖像數(shù)據(jù);第二磁共振圖像數(shù)據(jù)生成模塊，用于利用Bl權(quán)重線圈組合方法，將 所有所述線圈采集的圖像數(shù)據(jù)合成為解混疊后的所述多層成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)，并 獲取各層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)。
[0033] -個實施例中，所述溫度圖像數(shù)據(jù)生成單元包括:相位差生成模塊，用于根據(jù)所述 初始溫度時刻的每層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)的相位和溫度變化后的所述溫度成 像時刻的每層所述成像區(qū)域的磁共振圖像數(shù)據(jù)的相位，計算得到相位差;溫度圖像數(shù)據(jù)生 成模塊，用于根據(jù)所述相位差，通過質(zhì)子共振頻率偏移PRFS方法，計算得到在所述溫度差， W得到溫度變化后的所述溫度成像時刻的每層所述成像區(qū)域的溫度圖像數(shù)據(jù)。
[0034] 本發(fā)明的磁共振溫度成像方法及系統(tǒng)，結(jié)合高加速并行成像混疊控制CAIPIR