一种mri测温磁场漂移相位补偿方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本发明涉及一种MRI系统中磁场漂移相位补偿方法，具体涉及利用统计学的方法在MRI测温系统中实现因磁场漂移造成的相位误差补偿。
[【背景技术】]
[0002]磁共振成像仪(以下简称MRI)是目前应用最广泛的无接触成像医疗设备之一，它具有无损伤、可任意方向断层成像且软组织对比度高等特点。同时，磁共振成像的方法灵活，可以提供各种不同对比度的图像，可以提供形态学与功能性成像，主要应用于临床人体内部成像诊断。
[0003]在热疗过程中，温度的实时准确测量技术是一项关键的核心技术。它直接关系到病人的治疗成败，甚至病人的个人生命安全。利用MRI技术，既能实现直观的观察治疗效果，又能有效的监控治疗中的温度变化，达到双重的监控作用。因此在热疗过程中，利用MRI图像进行测温，成为了优先选择的测量方法。MRI测温技术是一种无创的测温技术。它因为在肿瘤的热疗中可以同时实现影像监控和温度监控双重监控而使得这种测温技术越来越受到重视。
[0004]MRI测温方法包括了质子共振频率(Proton Resonance Frequency PRF，以下简称PRF)，自旋晶格弛豫时间Tl，水分子扩散系数等。PRF方法是利用温度和MR图像相位的关系实现的测温，是当前国际上技术最成熟，应用最广泛的MRI测温方法。可是主磁场的磁场不均匀性，会使得在MR图像相位信息不能准确地反映温度的变化。目前有通过置入多个恒温体膜和检测体膜一起成像，然后利用恒温体膜的相位变化量，以及恒温体膜与检测体膜摆放的空间位置关系，拟合出检测体所处位置受到主磁场漂移引起的相位变化量，从而减小磁场漂移对测温精度的影响。在实际过程中，被测物的尺寸具有不确定性，无法确保在任意一个MRI扫描面都有合适的参考物提供磁场漂移校正。
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【发明内容】
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[0005]本发明目的在于解决MRI测温过程中磁场漂移所引起的误差。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种MRI测温磁场漂移补偿方法，包括:
[0007]步骤一，采用MR设备对于恒温检测体进行扫描；
[0008]步骤二，MR设备间隔固定时间采集K空间的数据并储存；
[0009]步骤三，对步骤二采集的数据进行傅里叶变换，分别重建出幅度图像和相位图像；
[0010]步骤四，多次重复步骤二至步骤三，按照时间先后顺序得到多幅相位图像；根据适于人眼直接观察的幅度图像，选取区域1，到与幅度图像匹配的相位图像中求取同样的区域位置、相同大小的区域2的灰度平均值，利用相邻相位图像计算出相位的变化，统计整段时间内相位变化量，将多个相位变化量求和后取平均值；
[0011]步骤五，对测温物体进行测温，将测温过程中的得到的相位图像的相位值减去步骤四得到的相应位置的平均值，从而实现测温过程相位的补偿。
[0012]所述的恒温检测体采用在数据采集过程中不受到或受到较小测量环境温度影响的检测体。
[0013]MR设备采集数据的过程中采集环境保持统一。
[0014]所述的恒温检测体为离体的组织或活体组织。
[0015]所述的测温物体为离体组织或活体组织。
[0016]未加热下的组织为恒温物体，加热过程中的组织为测温物体。
[0017]本发明相对于现有技术而言，为MRI测温过程中由于磁场漂移所引起的误差提供了一种有效的补偿方法，提高了 MRI测量的准确性。
[【附图说明】]
[0018]图1是本发明实施例中MRI测温磁场漂移相位补偿方法的流程图；
[0019]图2是本发明实施例中检验MRI测温磁场漂移相位补偿方法有效性的流程图；
[0020]图3是本发明实施例中检验MRI测温磁场漂移相位补偿方法的测温结果曲线(本实验中恒温物体保持室温27°C )。
[【具体实施方式】]
[0021]以下，结合实施例和附图对本发明的技术方案进行进一步的地描述，实施例仅用于解释说明，而不用于限定本发明的保护范围。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]在以下实施例中，采用的MR设备是Superscan-1.5T。
[0023]本发明实施例提供一种MRI测温磁场漂移补偿方法，并且通过相关的测温实验证明该方法能够有效解决磁场漂移引起的温度误差问题。以下分别进行详细说明。
[0024]实施例1
[0025]请参考图1，图1是本发明实施例中MRI测温磁场漂移补偿方法的流程图。方法包含以下几个步骤:
[0026]步骤101，把恒温检测体静置于屏蔽房一段时间，比如5小时等；恒温检测体采用在数据采集过程中不受到或受到较小测量环境温度影响的检测体，这对于本领域的技术人员是清楚的，
[0027]步骤102，对MR设备参数进行设定，扫描采用梯度回波序列(以下简称GRE序列)，扫描参数 TR/TE = 50/5ms, FOV = 230X 230mm2, Matrix = 128X128，Slice number = I ；
[0028]步骤103，开始扫描；
[0029]步骤104，每间隔固定时间T，采集I次数据，比如每间隔15s ;MR设备采集数据的过程中采集环境保持统一；
[0030]步骤105，对步骤104采集的K空间数据进行傅里叶变换，分别重建出两组幅度图像和相位图像；
[0031]步骤106，多次重复步骤104至105，按照时间先后顺序得到多幅相位图像。根据适于人眼直接观察的幅度图像，选取一定大小，如5X5、10X10的矩形感兴趣区域1，到与幅度图像匹配的相位图像中求取同样的区域位置、相同大小的感兴趣区域2的灰度平均值，利用相邻相位图像计算出相位的变化，统计整段时间内相位变化量，将多个相位变化量求和后取平均值。利用适于人眼观察习惯的幅度图像选择感兴趣区域1，然后在相位图像中寻找感兴趣区域2，区域I和区域2分别来自同一次扫描数据经过重建后的幅度图像和相位图像，区域I和区域2在各自图像中的位置、大小是相同的，在整个过程中区域I不参与具体的运算过程，它是为了辅助相位图像中的区域2的定标。
[0032]步骤107，在相当一段时间内，如30分钟之内，我们将测温过程中的得到的相位图像的相位值减去步骤106得到的相应位置的平均值，从而实现测温过程相位的补偿。
[0033]补偿过程中的恒温检测体和测温物体不限于离体的组织，该方法同样适用于加热过程中活体组织的温度测量。其中未加热下的组织可以认为是恒温物体，加热过程中的组织可以认为是测量物体。
[0034]该补偿方法中的平均值是因人而异、因时而异的，其有效时间足以覆盖用户治疗使用时间。本专利提出的核心是这种补偿方法，而不是某一个数值。
[0035]实施例2
[0036]请参考图2，图2是本发明实施例中检验MRI测温磁场漂移相位补偿方法有效性的流程图。方法包含以下几个步骤:
[0037]步骤201，把另一个检测体静置于屏蔽房3小时，该检测体和步骤101中求补偿量的检测体是同质的；
[0038]步骤202，对MR设备参数进行设定，参数的设置需要保持和MRI测温磁场漂移补偿实施例中步骤102 —致，即本实施例中扫描采用梯度回波序列(以下简称GRE序列)，扫描参数 TR/TE = 50/5ms, FOV = 230X 230mm2, Matrix = 128X128，Slice number = I ；
[0039]步骤203，开始扫描；
[0040]步骤204，每间隔固定时间T，采集I次数据，比如每间隔15s ；
[0041]步骤205，对步骤204采集的K空间数据进行傅里叶变换，分别重建出两组幅度图像和相位图像；
[0042]步骤206，相位校准:多次重复步骤104至105，按照时间先后顺序得到多幅相位图像。根据适于人眼直接观察的幅度图像，选取一定大小，如5X5、10X10的矩形感兴趣区域1，到与幅度图像匹配的相位图像中求取同样的区域位置、相同大小的感兴趣区域2的灰度平均值，利用相邻相位图像计算出相位的变化，统计整段时间内相位变化量，将多个相位变化量求和后取平均值。在相当一段时间内，如30分钟之内，我们将测温过程中的得到的相位图像的相位值减去步骤106得到的相应位置的平均值，从而实现测温过程相位的补偿校正。
[0043]步骤207，PRF测温:利用目前国际上MRI测温常用的数值算法一一质子共振频率(Proton Resonance Frequency，PRF)化学位移方法进行温度测量。本实施例中利用这种方法，来直接体现本专利所述的磁场漂移相位补偿方法对测温精度的提升。
【主权项】
1.一种MRI测温磁场漂移补偿方法，包括: 步骤一，采用MR设备对于恒温检测体进行扫描； 步骤二，MR设备间隔固定时间采集K空间的数据并储存； 其特征在于还包括以下步骤: 步骤三，对步骤二采集的数据进行傅里叶变换，分别重建出幅度图像和相位图像； 步骤四，多次重复步骤二至步骤三，按照时间先后顺序得到多幅相位图像；根据适于人眼直接观察的幅度图像，选取区域1，到与幅度图像匹配的相位图像中求取同样的区域位置、相同大小的区域2的灰度平均值，利用相邻相位图像计算出相位的变化，统计整段时间内相位变化量，将多个相位变化量求和后取平均值； 步骤五，对测温物体进行测温，将测温过程中的得到的相位图像的相位值减去步骤四得到的相应位置的平均值，从而实现测温过程相位的补偿。2.根据权利要求1所述的MRI测温磁场漂移补偿方法，其特征在于所述的恒温检测体采用在数据采集过程中不受到或受到较小测量环境温度影响的检测体。3.根据权利要求1所述的MRI测温磁场漂移补偿方法，其特征在于MR设备测温采集数据的过程与恒温补偿采集数据过程的采集环境保持一致。4.根据权利要求1所述的MRI测温磁场漂移补偿方法，其特征在于所述的恒温检测体为离体的组织或活体组织。5.根据权利要求1所述的MRI测温磁场漂移补偿方法，其特征在于所述的测温物体为离体组织或活体组织。6.根据权利要求1所述的MRI测温磁场漂移补偿方法，其特征在于未加热下的组织为恒温物体，加热过程中的组织为测温物体。
【专利摘要】本发明涉及一种MRI系统中磁场漂移相位补偿方法，这个方法的核心在于把测温物体本身的温度信息，和外界干扰因素独立开来，保证补偿过程中的外部信息和测温过程中的外部信息保持不变，通过这种方法来保证误差补偿的有效性。在误差补偿求取的过程中，固定采样时间，对大量的原始MR数据进行重建，然后计算磁场漂移在一定时间内对恒温物体相位信息的影响，并最终得到恒温下的平均相位偏移量，以便物体测温磁场漂移相位补偿过程中，将每一个相位改变量减去该平均相位偏移量。最后再使用独立的数据，对这个相位补偿量的准确性进行验证。本发明为MRI测温过程中由于磁场漂移所引起的误差提供了一种有效的补偿方法，提高了MRI测量的准确性。
【IPC分类】A61B5/055
【公开号】CN104997512
【申请号】CN201510395002
【发明人】陈相教, 孙健永, 张建国
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月7日