磁共振温度成像方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及磁共振序列设计技术领域，尤其设及一种磁共振溫度成像方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 磁共振引导的高强度聚焦超声化igh Intensity !^cused叫hasound,HIFU)热 消融治疗中，多束高强度超声波从不同方向汇聚到焦点，焦点汇聚的能量巨大，瞬间能使组 织发生凝固性坏死，一旦焦点定位出现偏差，会对正常组织造成损害。磁共振溫度成像技术 对HIFU治疗中的祀向组织不同位置进行溫度成像，是保障HIFU治疗安全性和治疗效果的关 键之一。HIRJ治疗过程中祀组织的溫度分布不断变化，因此要求溫度监测具有较好的实时 性。HI即治疗需要较大的溫度成像覆盖范围，由于声通道上组织不均匀，热量沉积可能发生 在较大的空间范围内，因此需要实现大范围的溫度监测W确保治疗过程的安全性。
[0003] 通常基于PRFS原理的溫度成像使用扰相梯度回波（radiofrequency spoiled gradient echo，RF spoiled GRE)序列。该序列实现简单，但缺点在于速度较慢，如果需要 监测大范围的溫度分布，则需要配合多层扫描或者=维扫描方法，其时间分辨率会进一步 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， 多层图像重聚成像（multiple adjacent slice thermometry with excitation refocusing ,MASTER)也可W提高溫度成像速度，MAST邸序列在一个重复周期内连续发射多 个中屯、频率不同的射频脉冲，配合选层梯度，能够分别激发多层图像信号，将多层扫描的时 间缩短到一次扫描，提高了成像速度。
[0004] 现有的图像采集方法只设及逐层采集图像。一方面，对祀向组织的附近大范围进 行成像，需要使用逐层扫描或者=维成像，扫描时间长，时间分辨率低，不能实现实时溫度 监测。
[0005] GRE-EPI序列采集图像能加快图像采集速度，但是EPI对于磁场不均匀性、梯度系 统满流等因素十分敏感，给图像引入额外的崎变。
[0006] MAST邸序列通过设计特殊的射频激发和梯度，也可W实现在一个重复周期内采集 多层图像的信息，但该方法通常导致较长的回波时间(TE),使得图像信噪比下降，容易出现 信号损失和图像变形。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种磁共振溫度成像方法及系统，W提高溫度图像采集的效率。
[000引本发明提供一种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叠 控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发脉冲;在多个溫度成像时刻，分 别使用所述复合激发脉冲同时激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集所述多层成像 区域的混叠信号数据;根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在所述溫度成 像时刻各层所述成像区域的磁共振图像数据;根据所述溫度成像时刻的每层所述成像区域 的磁共振图像数据，通过溫度算法计算得到所述溫度成像时刻的每层所述成像区域的溫度 图像数据;其中，所述多个溫度成像时刻包含一溫度变化前的初始溫度时刻，所述溫度图像 数据包含溫度变化后的所述溫度成像时刻相对于所述初始溫度时刻的溫度差。
[0009] -个实施例中，基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激 发脉冲的复合激发脉冲，包括:利用CAIPRINHA方法确定各所述单激发脉冲的初始相位;根 据拉莫方程计算得到所述单激发脉冲的激发频率;根据所述多层成像区域的层数、所述单 激发脉冲的初始相位、所述激发频率及一设定脉冲类型确定所述复合激发脉冲。
[0010] -个实施例中，采集所述多层成像区域的混叠信号数据，包括:根据所述复合激发 脉冲，结合一选层梯度，获取所述多层成像区域的回波信号数据;根据所述回波信号数据， 结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算所述多层成像区域的初始信号数据;对所述初始 信号数据进行模数转换处理，得到所述混叠信号数据。
[0011] -个实施例中，根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层所述成 像区域的磁共振图像数据，包括:使用梯度回波GRE序列逐层采集所述多层成像区域的设定 分辨率图像;利用所有所述设定分辨率图像估算用于采集所述混叠信号数据的相控阵线圈 的敏感度空间分布数据;利用所述敏感度空间分布数据和所述混叠信号数据，计算得到各 层所述成像区域的磁共振图像数据。
[0012] -个实施例中，根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到各层所述成 像区域的磁共振图像数据，包括:利用相控阵线圈中的多个线圈，W奈奎斯特脉冲频率对所 述成像区域的K空间中屯、数据进行全采样，W获取各所述线圈的K空间自校准线ACS数据;针 对每个所述线圈，利用所述ACS数据和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数 据，估算所述线圈的权重系数;针对每个所述线圈，利用所述线圈的权重系数和所述线圈采 集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到所述线圈未采集到的各层所述成像区 域所对应的K空间数据;针对每个所述线圈，利用拟合得到的K空间数据、所述ACS数据W及 采集到的所述混叠信号数据所对应的K空间数据，合并得到所述线圈所对应的各层所述成 像区域的完整K空间数据;对所述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得所述线圈采集的各 层所述成像区域的图像数据;利用Bl权重线圈组合方法，将所有所述线圈采集的图像数据 合成为解混叠后的所述多层成像区域的磁共振图像数据，并获取各层所述成像区域的磁共 振图像数据。
[0013] -个实施例中，根据所述溫度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据， 通过溫度算法计算得到所述溫度成像时刻的每层所述成像区域的溫度图像数据，包括:根 据所述初始溫度时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位和溫度变化后的所述 溫度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差;根据所述 相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在所述溫度差，W得到溫度变化后的所 述溫度成像时刻的每层所述成像区域的溫度图像数据。
[0014] -个实施例中，所述初始相位为：
[0016]其中，n为所述成像区域的层数序号，N为所述多层成像区域的总层数，M为所述复 合激发脉冲的重复周期序号。
[0017] -个实施例中，所述混叠信号数据为：
[0019] 其中，x，y为像素位置，i为线圈序号，Ci(x，y)为所述混叠信号；j为所述成像区域 的层数序号，N为所述多层成像区域的总层数，FOV为视野范围：
为考虑 CAIPRINHA方法后第j层成像区域的图像在上述混叠信号所对应图像内的面内位移，SiJ为线 圈i在第j层所述成像区域的敏感度空间分布数据;Pj为第j层所述成像区域受单激发脉冲 激发后发出的信号。
[0020] -个实施例中，所述溫度差与所述相位差之间的关系为：
[00別]这 = 货...度O-AiF'.班，
[0022] 其中，A庐为所述相位差，丫为旋磁比，a为溫度系数，Bo为主磁场强度，AT为所述 溫度差，TE为回波时间。
[0023] -个实施例中，估算所述线圈的权重系数的关系式可为：
[0025]拟合得到所述线圈未采集到的各层成像区域所对应的K空间数据的关系式可为：
[0027] 其中，SfS表示第j个线圈的ACS数据，ky表示相位编码方向，A ky为相位编码的间 隔，m表示ACS数据SfS在K空间的块中的相对位置，L为相控阵线圈中的线圈总数，1为线圈 的序号，化为相位编码方向块的总个数，b为相位编码块的序号，n(j，b，l，m)为需要计算的 线圈的权重系数，R为加速因子，Si化y-bR Aky)为第1个线圈所邻近ACS线的已采集到的K空 间数据,?为第j个线圈未采集的数据。
[0028] 本发明还提供一种磁共振溫度成像系统，所述系统包括:复合激发脉冲生成单元， 用于基于高加速并行成像混叠控制CAIPRINHA方法，确定包含多个单激发脉冲的复合激发 脉冲;混叠信号数据生成单元，用于在多个溫度成像时刻，分别使用所述复合激发脉冲同时 激发一检测对象的多层成像区域，并分别采集所述多层成像区域的混叠信号数据;磁共振 图像数据重建单元，用于根据所述混叠信号数据，通过并行成像算法计算得到在所述溫度 成像时刻各层所述成像区域的磁共振图像数据;溫度图像数据生成单元，用于根据所述溫 度成像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据，通过溫度算法计算得到所述溫度成像 时刻的每层所述成像区域的溫度图像数据;其中，所述多个溫度成像时刻包含一溫度变化 前的初始溫度时刻，所述溫度图像数据包含溫度变化后的所述溫度成像时刻相对于所述初 始溫度时刻的溫度差。
[0029] -个实施例中，所述复合激发脉冲生成单元包括:初始相位生成模块，用于利用 CAIPRINHA方法确定各所述单激发脉冲的初始相位;激发频率生成模块，用于根据拉莫方程 计算得到所述单激发脉冲的激发频率;复合激发脉冲生成模块，用于根据所述多层成像区 域的层数、所述单激发脉冲的初始相位、所述激发频率及一设定脉冲类型确定所述复合激 发脉冲。
[0030] -个实施例中，所述混叠信号数据生成单元包括：回波信号数据生成模块，用于根 据所述复合激发脉冲，结合一选层梯度，获取所述多层成像区域的回波信号数据;初始信号 数据生成模块，用于根据所述回波信号数据，结合一相位编码梯度和一读出梯度，计算所述 多层成像区域的初始信号数据;混叠信号数据生成模块，用于对所述初始信号数据进行模 数转换处理，得到所述混叠信号数据。
[0031] -个实施例中，所述磁共振图像数据重建单元包括:设定分辨率图像生成模块，用 于使用梯度回波GRE序列逐层采集所述多层成像区域的设定分辨率图像;敏感度空间分布 数据生成模块，用于利用所有所述设定分辨率图像估算用于采集所述混叠信号数据的相控 阵线圈的敏感度空间分布数据;第一磁共振图像数据生成模块，用于利用所述敏感度空间 分布数据和所述混叠信号数据，计算得到各层所述成像区域的磁共振图像数据。
[0032] -个实施例中，所述磁共振图像数据重建单元包括:ACS数据生成模块，用于利用 相控阵线圈中的多个线圈，W奈奎斯特脉冲频率对所述成像区域的K空间中屯、数据进行全 采样，W获取各所述线圈的K空间自校准线ACS数据;线圈权重系数生成模块，用于针对每个 所述线圈，利用所述ACS数据和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，估算 所述线圈的权重系数;未采集K空间数据生成模块，用于针对每个所述线圈，利用所述线圈 的权重系数和所述线圈采集到的所述混叠信号所对应的K空间数据，拟合得到所述线圈未 采集到的各层所述成像区域所对应的K空间数据;完整K空间数据生成模块，用于针对每个 所述线圈，利用拟合得到的K空间数据、所述ACS数据W及采集到的所述混叠信号数据所对 应的K空间数据，合并得到所述线圈所对应的各层所述成像区域的完整K空间数据;初始图 像数据生成模块，用于对所述完整K空间数据进行逆傅里叶变换，得所述线圈采集的各层所 述成像区域的图像数据;第二磁共振图像数据生成模块，用于利用Bl权重线圈组合方法，将 所有所述线圈采集的图像数据合成为解混叠后的所述多层成像区域的磁共振图像数据，并 获取各层所述成像区域的磁共振图像数据。
[0033] -个实施例中，所述溫度图像数据生成单元包括:相位差生成模块，用于根据所述 初始溫度时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位和溫度变化后的所述溫度成 像时刻的每层所述成像区域的磁共振图像数据的相位，计算得到相位差;溫度图像数据生 成模块，用于根据所述相位差，通过质子共振频率偏移PRFS方法，计算得到在所述溫度差， W得到溫度变化后的所述溫度成像时刻的每层所述成像区域的溫度图像数据。
[0034] 本发明的磁共振溫度成像方法及系统，结合高加速并行成像混叠控制CAIPIR