加速的磁共振測溫法
【專利摘要】一種醫(yī)療裝置（300、400、500、600）包括磁共振成像系統(tǒng)（302）。所述醫(yī)療裝置還包括存儲由處理器（326）執(zhí)行的機(jī)器可讀指令（352、354、356、358、470、472、474）的存儲器（332）。所述指令的執(zhí)行令所述處理器采集（100、202）譜磁共振數(shù)據(jù)（334）。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算（102、204）校準(zhǔn)熱圖（336）。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器采集（104、206）基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)（338）。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器重復(fù)采集（106、212）磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)（340）。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述校準(zhǔn)熱圖以及所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算（108、214）溫度圖（351）。
【專利說明】加速的磁共振測溫法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁共振成像，具體而言涉及使用磁共振成像測量溫度。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，磁共振測溫法已經(jīng)與各種加熱或冷卻組織以用于治療的器件相耦合。測量組織加熱或冷卻的效果允許指導(dǎo)治療，并且還能夠評估對受試者的治療性處置的效果。
[0003]在高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)治療中，使用例如磁共振成像(MRI)的可靠實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測是必要的，以確保目標(biāo)的充分熱壞死，同時(shí)避免周圍健康組織過度加熱和損傷。為了實(shí)現(xiàn)足夠的時(shí)間和空間分辨率，需要優(yōu)選具有高空間分辨率的快速成像，同時(shí)保持足夠的SNR，以重建可靠的溫度測量結(jié)果。
[0004]在Rieke 和 Pauly 的《MR Thermometry)) (J.Magn.Reson.1maging,第 27 卷(2008年)，第376-390頁)中，回顧了磁共振測溫法的基本技術(shù)。該文章還簡要論述了 Tl和質(zhì)子共振頻率(PRF) MR測溫技術(shù)的組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及獨(dú)立權(quán)利要求中的一種醫(yī)療裝置、一種方法和一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。在從屬權(quán)利要求中給出了實(shí)施例。
[0006]有若干不同的方法通過利用磁共振成像測量溫度。通常使用的是基于質(zhì)子共振頻率(PRF)的溫度測繪，因?yàn)樗軌驈母信d趣對象或組織以高信噪比快速且精確地產(chǎn)生連續(xù)溫度圖。該方法的缺點(diǎn)是它不給出絕對溫度，而是給出相對于特定的，假定已知的初始狀態(tài)的溫度變化。另一種方法，即質(zhì)子譜(PS)溫度成像方法，產(chǎn)生具有絕對溫標(biāo)的溫度圖，但該方法速度太慢而不能用于針對大部分應(yīng)用的連續(xù)成像。本發(fā)明的實(shí)施例可以組合兩種方法，即基于質(zhì)子頻率的溫度測繪和質(zhì)子譜成像溫度測繪方法，以這樣的方式將譜成像用于利用PRF方法在測量溫度圖期間/之前/之后獲得初始估計(jì)和/或完整性檢查。
[0007]基于水質(zhì)子共振頻率的溫度測繪方法基于水質(zhì)子原子核的性質(zhì)，即原子核經(jīng)受的局部磁場線性地依賴于至少在20-80°C溫度范圍中的溫度。這導(dǎo)致在RF調(diào)節(jié)梯度回波圖像上原子核的相位線性地依賴于它們的溫度。用于計(jì)算的公式為:
[0008]Δ T=T-Tref= (Φ (T) - Φ (Tref) )/(a y TeB0)，
[0009]其中Φ是溫度T和Iref下的相位圖像，α是ppm*°C 的水化學(xué)位移，Y是質(zhì)子的回轉(zhuǎn)磁比，Te是回波時(shí)間，并且Btl是主磁場。該方法幾乎獨(dú)立于組織組成。
[0010]基于質(zhì)子譜成像的溫度測繪方法能夠在絕對標(biāo)尺上產(chǎn)生溫度圖。該方法像PRF方法一樣依賴于水質(zhì)子共振位移溫度依賴性的相同物理原理，但采集方法不同:從磁共振譜計(jì)算頻移。從水與參考質(zhì)子峰的位置差計(jì)算位移。例如，可以將脂質(zhì)中的質(zhì)子用作參考，因?yàn)橐阎鼈兊墓舱耦l率幾乎獨(dú)立于溫度，而水質(zhì)子峰對溫度具有線性依賴性。這能夠在存在兩種組織類型的體素中完成。如果水和脂質(zhì)不存在相同體素中，則可以嘗試使用脂質(zhì)之外的某種其他組織類型作為參考。如果不成功，則可能有一些體素中參考峰不可用，并因此溫度數(shù)據(jù)不可用?？梢允褂脙?nèi)插和/或溫度濾波來輔助這些狀況，因?yàn)橥ǔｎA(yù)計(jì)體溫不會隨著高度局域化的溫度升高在空間上迅速變化，通常由熱治療造成的溫度升高是明顯的例夕卜。參考峰的利用使得該方法相對獨(dú)立于場漂移或掃描中運(yùn)動。因?yàn)槔卯?dāng)前的方法掃描要花費(fèi)至少大約一分鐘的時(shí)間，所以PS方法在掃描期間易受掃描中運(yùn)動或溫度變化的影響。在溫度在時(shí)間和空間上都恒定或溫度變化小的情況下，該方法能夠產(chǎn)生有用信息。例如，對于磁共振引導(dǎo)的高強(qiáng)度聚焦超聲(MR-HIFU)，能夠使用PS方法在開始MR-HIFU處置之前提供實(shí)際的體溫分布，而不是如當(dāng)前實(shí)施的那樣，使用獲取的空間均勻的起始溫度作為利用溫度計(jì)探頭測量的體中心溫度。或者，可以將PS方法用作針對處置區(qū)域外部的處置加熱之間的累積溫度的完整性檢查。
[0011]在獲得絕對標(biāo)尺溫度圖中對常規(guī)質(zhì)子譜成像的備選方法是使用雙回波序列或多回波序列，例如快速場回波(FFE)序列。通過比較水質(zhì)子的回波與參考組織回波來獲得水質(zhì)子的PRF位移，預(yù)計(jì)參考回波隨著溫度保持在不變的位置。例如，能夠?qū)夭〝?shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法擬合以獲得可靠估計(jì)。該方法能夠比常規(guī)譜法快很多，但能夠受到相同體素中的水和參考組織之外的其他源的回波影響。該方法也能夠與在上述質(zhì)子譜方法中所使用的相同的PRF方法組合。
[0012]PRF方法和PS方法的這兩種方法都有不同的缺點(diǎn)。組合這兩種方法，能夠減輕該缺點(diǎn)并能夠執(zhí)行更可靠的溫度測量。
[0013]例如，在磁共振成像的醫(yī)療應(yīng)用中使用基于質(zhì)子共振頻率的方法。一個(gè)范例是磁共振引導(dǎo)的高強(qiáng)度聚焦超聲治療，以確定感興趣組織的溫度。PRF方法非常適于連續(xù)成像，但具有如下缺點(diǎn):它不給出絕對溫度，而是僅給出相對于初始狀態(tài)的溫度。如果例如初始狀態(tài)與預(yù)計(jì)的初始狀態(tài)不同，或在測量期間或各測量之間發(fā)生影響所研究質(zhì)子相位的其他變化，則在利用該方法獲得的溫度中能夠有大的誤差，并且估計(jì)有誘發(fā)的熱損傷。另一方面，PS方法產(chǎn)生絕對標(biāo)尺溫度圖，但對于連續(xù)成像而言太慢。而且，在長采集時(shí)間期間溫度能夠發(fā)生變化。因此，該方法不適于在MR-HIFU治療中單獨(dú)使用。如果以這樣的方式組合PRF和PS方法這兩種方法，即PRF方法用于MR-HIFU超聲作用期間的連續(xù)測量并且PF方法用于測量例如初始狀態(tài)和/或在超聲作用期間進(jìn)行的PRF測量之間或之后的記錄，則能夠使溫度測量方法更可靠。
[0014]組合使用兩種不同的溫度測繪方法(PRF和PS方法)以利用每種的優(yōu)良性質(zhì)并克服與每種方法相關(guān)的問題。
[0015]PRF方法和PS方法的這兩種方法都已根據(jù)其自身建立了溫度測量方法。本創(chuàng)新的潛在用途的一個(gè)范例是MR-HIFU治療?？梢詫RF方法用作該應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)溫度測繪工具。以大約3s的間隔測量溫度，在大約3分鐘的間隔中重復(fù)大約30s的超聲加熱。在第一種近似中，可以假設(shè)人體中的初始溫度在各處都恒定。還可以假設(shè)，在相繼的超聲加熱之間的等待時(shí)間中，加熱區(qū)域外部的組織溫度返回到初始狀態(tài)。然而，這兩個(gè)假設(shè)絕不是完全正確的。能夠直接通過使用PS方法測量初始狀態(tài)中以及(加熱區(qū)域外部的)加熱事件之間或期間的溫度分布，并且能夠?qū)⑺玫臏囟葓D用作針對下一次PRF溫度測量的初始狀態(tài)。
[0016]能夠?qū)⑹褂肞RF方法對例如人或動物組織或任何其他材料進(jìn)行溫度測量的任何應(yīng)用與PS方法組合，以允許在PRF測量之前/期間/之后執(zhí)行初始估計(jì)或完整性檢查。例如，在磁共振引導(dǎo)的高強(qiáng)度聚焦超聲治療中使用PRF溫度測繪以在超聲消融之前、期間以及之后監(jiān)測目標(biāo)和周圍組織的溫度。能夠利用PS方法獲得組織初始溫度圖的更準(zhǔn)確估計(jì)，并且之后能夠使用PRF方法跟蹤溫度相對于測量的初始狀態(tài)的變化。而且，能夠利用PS方法在利用超聲加熱組織期間或之后進(jìn)行檢查。該組合能夠是自動的，或者溫度圖能夠被提供給用戶，以進(jìn)行視覺分析而無需任何進(jìn)一步的計(jì)算處理。
[0017]這里將磁共振(MR)數(shù)據(jù)定義為磁共振成像掃描期間由磁共振裝置的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果。這里將磁共振成像(MRI)圖像定義為磁共振成像數(shù)據(jù)之內(nèi)包含的解剖數(shù)據(jù)的重建的二維或三維可視化。能夠使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行這種可視化。
[0018]這里將MR測溫?cái)?shù)據(jù)定義為磁共振成像掃描期間磁共振裝置的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果，其包含可以用于磁共振測溫的信息。磁共振測溫法通過測量溫度敏感參數(shù)的變化來起作用?？梢栽诖殴舱駵y溫法中測量的參數(shù)范例是:質(zhì)子共振頻移、擴(kuò)散系數(shù)，或者Tl和/或T2弛豫時(shí)間的變化可以用于使用磁共振測量溫度。質(zhì)子共振頻移是溫度依賴的，因?yàn)閭€(gè)體質(zhì)子、氫原子經(jīng)受的磁場依賴于周圍的分子結(jié)構(gòu)。由于溫度影響到氫鍵，所以溫度升高會降低分子篩選作用。這會導(dǎo)致質(zhì)子共振頻率的溫度依賴性。
[0019]質(zhì)子密度線性地依賴于平衡磁化。因此能夠使用質(zhì)子密度加權(quán)圖像確定溫度變化。
[0020]弛豫時(shí)間T1、T2和T2星(有時(shí)寫作T2*)也是溫度依賴的。因此Τ1，Τ2和Τ2星加權(quán)圖像的重建能夠用于構(gòu)建熱圖或溫度圖。
[0021]溫度還影響水溶液中分子的布朗運(yùn)動。因此，可以使用能夠測量擴(kuò)散系數(shù)的脈沖序列，例如脈沖擴(kuò)散梯度自旋回波，來測量溫度。
[0022]使用磁共振測量溫度的最有用方法之一是測量水質(zhì)子的質(zhì)子共振頻率(PRF)位移。質(zhì)子的共振頻率是溫度依賴的。由于體素中的溫度變化，頻移將令水質(zhì)子的測量相位改變。因此能夠確定兩幅相位圖像之間的溫度變化。這種確定溫度的方法有這樣的好處，即其與其他方法相比相對快。在與其他方法相比，這里更詳細(xì)地論述PRF方法。然而，這里論述的方法和技術(shù)還適用于利用磁共振成像執(zhí)行測溫的其他方法。
[0023]這里將譜磁共振數(shù)據(jù)定義為在磁共振成像掃描期間磁共振裝置的天線記錄的由原子自旋發(fā)射的射頻信號的測量結(jié)果，其包含描述多個(gè)共振峰的信息。
[0024]這里使用的“超聲窗口 ”涵蓋能夠發(fā)射超聲波或能量的窗口。通常，將薄膜或膜用作超聲窗口。超聲窗口例如可以由BoPET (雙軸取向的聚對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜制成。
[0025]這里使用的“計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)”涵蓋任何有形的存儲介質(zhì)，其可以存儲可由計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令?？梢詫⒂?jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)稱為計(jì)算機(jī)可讀非暫態(tài)存儲介質(zhì)。也可以將計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)稱為有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)也可以能夠存儲能夠由計(jì)算設(shè)備的處理器訪問的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例包括，但不限于:軟盤、磁性硬盤驅(qū)動器、固態(tài)硬盤、閃速存儲器、USB拇指驅(qū)動器、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、光盤、磁光盤以及處理器的寄存器文件。光盤的范例包括壓縮盤(CD)和數(shù)字多用盤(DVD)，例如CD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-Rff或DVD-R盤。術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)還指能夠由計(jì)算機(jī)設(shè)備經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或通信鏈路訪問的各種類型的記錄介質(zhì)。例如，可以通過調(diào)制調(diào)解器、通過因特網(wǎng)或通過局域網(wǎng)檢索數(shù)據(jù)。
[0026]“計(jì)算機(jī)存儲器”或“存儲器”是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲器是處理器可直接訪問的任何存儲器。計(jì)算機(jī)存儲器的范例包括，但不限于:RAM存儲器、寄存器以及寄存器文件。
[0027]“計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備”或“存儲設(shè)備”是計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的范例。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備是任何非易失性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備的范例包括，但不限于:硬盤驅(qū)動器、USB拇指驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、智能卡、DVD、⑶-ROM以及固態(tài)硬盤驅(qū)動器。在一些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備也可以是計(jì)算機(jī)存儲器，或者反之亦然。
[0028]這里使用的“計(jì)算設(shè)備”涵蓋包括處理器的任何設(shè)備。這里使用的“處理器”涵蓋能夠執(zhí)行程序或機(jī)器可執(zhí)行指令的電子部件。包括“處理器”的計(jì)算設(shè)備的參考應(yīng)當(dāng)被解讀為能夠包含超過一個(gè)處理器或處理內(nèi)核。處理器例如可以是多核處理器。處理器也可以指單個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的或分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的處理器的集合。術(shù)語計(jì)算設(shè)備也應(yīng)該解讀為能夠指計(jì)算設(shè)備的集合或網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)計(jì)算設(shè)備都包括一個(gè)或多個(gè)處理器。很多程序的指令是由多個(gè)處理器執(zhí)行的，所述多個(gè)處理器可以在相同計(jì)算設(shè)備之內(nèi)或者甚至可以分布在多個(gè)計(jì)算設(shè)備之間。
[0029]這里使用的“用戶接口 ”是允許用戶或操作者與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的接口?！坝脩艚涌?”也可以稱為“人類接口設(shè)備”。用戶接口可以向操作者提供信息或數(shù)據(jù)和/或從操作者接收信息或數(shù)據(jù)。用戶接口可以使來自操作者的輸入能夠被計(jì)算機(jī)接收，并可以從計(jì)算機(jī)向用戶提供輸出。換言之，用戶接口可以允許操作者控制或操縱計(jì)算機(jī)，并且該接口可以允許計(jì)算機(jī)指示操作者的控制或操縱的效果。在顯示器或圖形用戶接口上顯示數(shù)據(jù)或信息是向操作者提供信息的范例。通過鍵盤、鼠標(biāo)、跟蹤球、觸摸板、指點(diǎn)桿、圖形輸入板、操縱桿、游戲板、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、頭盔、變速桿、方向盤、踏板、有線手套、舞蹈板、遙控器以及加速度計(jì)接收數(shù)據(jù)都是實(shí)現(xiàn)從操作者接收信息或數(shù)據(jù)的用戶接口部件的范例。
[0030]這里使用的“硬件接口 ”涵蓋了使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器能夠與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交互和/或控制外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置的接口。硬件接口可以允許處理器向外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置發(fā)送控制信號或指令。硬件接口還可以使處理器能夠與外部計(jì)算設(shè)備和/或裝置交換數(shù)據(jù)。硬件接口的范例包括，但不限于:通用串行總線、IEEE1394端口、并行端口、IEEE1284端口、串行端口、RS-232端口、IEEE-488端口、藍(lán)牙連接、無線局域網(wǎng)連接、TCP/IP連接、以太網(wǎng)連接、控制電壓接口、MIDI接口、模擬輸入接口以及數(shù)字輸入接口。
[0031]這里使用的“顯示器”或“顯示設(shè)備”涵蓋適于顯示圖像或數(shù)據(jù)的輸出設(shè)備或用戶接口。顯示器可以輸出視覺、聽覺和/或觸覺數(shù)據(jù)。顯示器的范例包括，但不限于:計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視屏幕、觸摸屏、觸覺電子顯示器、盲文屏幕、陰極射線管(CRT)、存儲管、雙穩(wěn)態(tài)顯示器、電子紙張、矢量顯示器、平板顯示器、真空熒光顯示器(VF)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、電致發(fā)光顯示器(ELD)、等離子體顯示板(PDP)、液晶顯示器(IXD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(0LED)、投影儀以及頭戴顯示器。
[0032]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了 一種包括用于采集磁共振數(shù)據(jù)的磁共振成像系統(tǒng)的醫(yī)療裝置。所述醫(yī)療裝置還包括用于控制所述醫(yī)療裝置的處理器。所述醫(yī)療裝置還包括包含由所述處理器執(zhí)行的機(jī)器可讀指令的存儲器。所述機(jī)器可讀指令的執(zhí)行令所述處理器采集譜磁共振數(shù)據(jù)。這里使用的譜磁共振數(shù)據(jù)涵蓋包括關(guān)于超過一個(gè)共振峰的信息的磁共振數(shù)據(jù)。
[0033]所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算校準(zhǔn)熱圖。如果體素包含特定類型的組織，例如動物脂肪或脂肪組織，那么可以使用譜方法確定該體素內(nèi)的絕對溫度。然而，針對整個(gè)切片或體積采集譜磁共振數(shù)據(jù)耗費(fèi)時(shí)間。所述機(jī)器可讀指令的執(zhí)行還令所述處理器采集基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)僅僅是用作所述校準(zhǔn)熱圖的參考的磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)的標(biāo)簽。前面概述為針對使用磁共振測溫法確定溫度是有用的技術(shù)通過標(biāo)注各種參數(shù)的變化進(jìn)行工作。因此可以將所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)用作相對上述校準(zhǔn)熱圖的參考。
[0034]所述指令的執(zhí)行還令所述處理器重復(fù)采集磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。所述機(jī)器可所述指令的執(zhí)行還令所述處理器也使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述校準(zhǔn)熱圖以及所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)重復(fù)計(jì)算溫度圖。
[0035]本實(shí)施例是有利的，因?yàn)樗M合了執(zhí)行譜測量的準(zhǔn)確性以利用其他溫度測量技術(shù)的速度確定絕對溫度。例如，測量溫度的質(zhì)子共振頻移方法是極快的。然而，它僅僅測量溫度的相對變化。所要求保護(hù)的裝置首先獲得絕對溫度的準(zhǔn)確譜測量，之后使用另一相對技術(shù)快速采集和構(gòu)建溫度圖。
[0036]在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)療裝置還包括用于處置受試者的目標(biāo)體積的溫度處置系統(tǒng)。在采集磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)期間，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器根據(jù)所述溫度圖生成溫度處置系統(tǒng)命令。在一些實(shí)施例中，也可以使用處置計(jì)劃生成所述溫度處置系統(tǒng)命令。所述溫度處置系統(tǒng)命令使所述溫度處置系統(tǒng)處置目標(biāo)區(qū)。例如，所述溫度處置系統(tǒng)命令可以是操作所述溫度處置系統(tǒng)的命令或指令?？梢允褂盟鰷囟葓D確定所述溫度處置系統(tǒng)正加熱受試者的哪些區(qū)域。通過使用所述溫度圖生成所述溫度處置系統(tǒng)命令，實(shí)質(zhì)上創(chuàng)建了反饋和控制回路。這里使用的處置計(jì)劃涵蓋用于執(zhí)行治療的描述或指令。在這種情況下，處置計(jì)劃將用于加熱受試者的目標(biāo)體積。所述醫(yī)療裝置例如可以具有軟件模塊，所述軟件模塊將所述溫度圖和/或處置計(jì)劃作為輸入，并之后能夠生成用于控制所述溫度處置系統(tǒng)的命令。所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器向所述溫度處置系統(tǒng)發(fā)送所述溫度處置系統(tǒng)命令。通過向所述溫度處置系統(tǒng)發(fā)送所述溫度處置系統(tǒng)命令，這實(shí)際上令所述溫度處置系統(tǒng)處置所述目標(biāo)體積。
[0037]在另一實(shí)施例中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器生成暫停命令，所述暫停命令使所述溫度處置系統(tǒng)暫停處置所述目標(biāo)區(qū)預(yù)定時(shí)間段。例如，高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)可以加熱一段時(shí)間，之后在繼續(xù)加熱之前等候一段時(shí)間。這可能是必要的，以允許目標(biāo)和換能器之間的皮膚和其他健康組織冷卻下來。這里使用的暫停命令也是能夠控制所述溫度處置系統(tǒng)的命令。所述暫停命令特定地令所述溫度處置系統(tǒng)暫?；蛲ｎD對所述目標(biāo)體積的溫度處置。所述機(jī)器可讀指令的執(zhí)行還令所述處理器向所述溫度處置系統(tǒng)發(fā)送所述暫停命令。所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器在預(yù)定時(shí)間段期間重新采集所述譜磁共振數(shù)據(jù)。
[0038]所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)重新計(jì)算所述校準(zhǔn)熱圖。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器重新采集所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。本實(shí)施例是尤其有利的，因?yàn)樵谘娱L的時(shí)間段上，所述溫度圖可能變得越來越不準(zhǔn)確。實(shí)質(zhì)上，影響磁共振測量結(jié)果的任何東西都可能這樣做。例如，在磁場中可能有BO漂移，梯度場可以加熱，并可以改變它們產(chǎn)生的磁場，并且在導(dǎo)致與受試者體內(nèi)溫度變化不相關(guān)的磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)變化的過程期間，也可能有加熱或變化的其他部件。當(dāng)在多個(gè)相繼的加熱事件上執(zhí)行PRF測溫時(shí)，例如當(dāng)測量由來自第一到當(dāng)前的所有加熱事件誘導(dǎo)的溫度變化時(shí)，本實(shí)施例尤其有利的。這種累積的測溫法要求使用校正法消除在加熱事件之間機(jī)械移動熱施加器的影響，這是例如HIFU治療中所需的。如果不加補(bǔ)償，施加器的這種運(yùn)動通常導(dǎo)致磁化率變化，并因此導(dǎo)致PRF測溫偽影。這樣的補(bǔ)償通常不完美，并且可能隨著時(shí)間導(dǎo)致顯著的額外溫度偽影。
[0039]在預(yù)定時(shí)間段期間暫停所述溫度處置系統(tǒng)的同時(shí)，使用所述磁共振成像系統(tǒng)重新采集所述譜磁共振數(shù)據(jù)和所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)，從而可以創(chuàng)建新的校準(zhǔn)熱圖。當(dāng)利用所述醫(yī)療裝置執(zhí)行的治療具有長持續(xù)時(shí)間時(shí)，這是特別有益的。
[0040]在另一實(shí)施例中，所述溫度處置系統(tǒng)為高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)。
[0041]在另一實(shí)施例中，所述溫度處置系統(tǒng)為射頻組織處置系統(tǒng)。例如，射頻天線可以用于使用射頻能加熱所述目標(biāo)體積。通常，額外的天線用于或放置在受試者附近，以生成加熱目標(biāo)區(qū)的射頻能。
[0042]在另一實(shí)施例中，所述溫度處置系統(tǒng)為微波施加器。微波施加器適于將微波能引導(dǎo)到目標(biāo)區(qū)。這能夠?qū)е履繕?biāo)區(qū)溫度升高。
[0043]在另一實(shí)施例中，所述溫度處置系統(tǒng)為低溫消融器。低溫消融器適于將目標(biāo)區(qū)或目標(biāo)區(qū)的一部分冷卻到導(dǎo)致組織消融的溫度。
[0044]在另一實(shí)施例中，所述溫度處置系統(tǒng)為激光器。激光器可以用于選擇性地消融組織。
[0045]在另一實(shí)施例中，根據(jù)處置計(jì)劃生成所述溫度處置系統(tǒng)命令。
[0046]在另一實(shí)施例中，根據(jù)所述溫度圖生成所述溫度處置系統(tǒng)命令。
[0047]在另一實(shí)施例中，根據(jù)所述處置計(jì)劃和所述溫度圖兩者生成所述溫度處置系統(tǒng)命令。
[0048]在另一實(shí)施例中，所述機(jī)器可讀指令的執(zhí)行還令所述處理器識別所述校準(zhǔn)熱圖中缺少用于計(jì)算所述熱圖的譜熱磁共振數(shù)據(jù)的體素。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器將所述熱圖外插到所識別的體素中。為了使用譜方法絕對地校準(zhǔn)體素之內(nèi)的溫度，需要有特定類型組織的存在。例如，如果有脂肪或動物脂肪組織，測量結(jié)果能夠由水和束縛到脂肪或油分子的質(zhì)子構(gòu)成，以便絕對地確定溫度。然而，在一些體素之內(nèi)，可能沒有能夠用于校準(zhǔn)的組織。這個(gè)問題的通常解決方案是簡單地假設(shè)所有體素都具有相同的起始溫度。當(dāng)在受試者體內(nèi)的溫度不均勻時(shí)，這種假設(shè)是不正確的，而在受試者體內(nèi)的溫度始終至少在一定程度上不均勻。例如，如果受試者剛剛經(jīng)歷過加熱，那么預(yù)計(jì)受試者體內(nèi)的溫度會非常不均勻。這是特別有利的實(shí)施例，因?yàn)樗试S當(dāng)在受試者體內(nèi)溫度不均勻時(shí)構(gòu)建校準(zhǔn)熱圖。
[0049]在另一實(shí)施例中，所述熱圖是使用受試者的熱模型外插和/或細(xì)化的。例如，受試者體內(nèi)可能有不同的組織類型。通過獲知這些各種組織類型的性質(zhì)，就能夠使用熱模型，所述熱模型可以能夠準(zhǔn)確地重建所識別的體素中的溫度。在一些實(shí)施例中，可以首先執(zhí)行內(nèi)插以用作模型的種子值。使用模型細(xì)化通過內(nèi)插做出的溫度估計(jì)對于消除從一個(gè)體素到下一個(gè)體素的非物理溫度變化而言可以是有用的。
[0050]在另一實(shí)施例中，所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)構(gòu)建所述熱模型。例如，使用譜磁共振數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)可以足夠確定每個(gè)體素中的組織類型。這額可以用于構(gòu)建所述熱模型。
[0051]當(dāng)使用熱模型計(jì)算溫度時(shí)，例如它可以是有限差分類型的模型，或者也可以是類似于集總元件模型的某種模型。實(shí)質(zhì)上，能夠?qū)邕^每個(gè)個(gè)體體素之間邊界的熱流進(jìn)行建模。[0052]在另一實(shí)施例中，所述醫(yī)療裝置還包括用于處置受試者目標(biāo)體積的溫度處置系統(tǒng)。所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器在采集磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)期間處置所述目標(biāo)體積。通過熱模型對目標(biāo)模型的處置進(jìn)行建模。例如，所述溫度處置系統(tǒng)可以令已知量增加到撤出特定體素。這可以結(jié)合熱模型用于更準(zhǔn)確地確定所識別的體素之內(nèi)的溫度。
[0053]在另一實(shí)施例中，所述熱圖是通過在所識別體素中內(nèi)插溫度而外插的。在本實(shí)施例中，并不使用復(fù)雜模型，而是簡單地通過在所識別體素中內(nèi)插溫度執(zhí)行所述溫度圖。在更復(fù)雜的熱模型不可用或不能構(gòu)建的情況下，這可以是有用的。不過，這將比假設(shè)受試者體內(nèi)溫度是均勻的更準(zhǔn)確。當(dāng)將所內(nèi)插的值用作模型計(jì)算的初始值或種子值時(shí)，執(zhí)行內(nèi)插也可以是有益的。
[0054]在另一實(shí)施例中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括質(zhì)子密度數(shù)據(jù)。
[0055]在另一實(shí)施例中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括Tl弛豫時(shí)間數(shù)據(jù)。
[0056]在另一實(shí)施例中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括T2弛豫時(shí)間數(shù)據(jù)。
[0057]在另一實(shí)施例中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括T2星弛豫時(shí)間數(shù)據(jù)。
[0058]在另一實(shí)施例中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括擴(kuò)散系數(shù)數(shù)據(jù)。
[0059]在另一實(shí)施例中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括質(zhì)子共振頻移數(shù)據(jù)。
[0060]在另一實(shí)施例中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括可能是磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)的上述可能性的組合。
[0061]在另一實(shí)施例中，所述譜磁共振數(shù)據(jù)描述多個(gè)共振峰的質(zhì)子共振頻移。所述多個(gè)共振峰用于能夠絕對地識別溫度。一些質(zhì)子共振頻移對溫度不是非常敏感，而其他的則極端敏感。通過比較具有不同溫度靈敏度的兩個(gè)峰，可以計(jì)算或確定體素之內(nèi)的絕對溫度。
[0062]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種操作醫(yī)療裝置的方法。類似地，本發(fā)明還提供了一種操作醫(yī)療裝置的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。所述裝置包括用于采集磁共振數(shù)據(jù)的醫(yī)療共振成像系統(tǒng)。所述方法包括采集譜磁共振數(shù)據(jù)的步驟。所述方法還包括使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算校準(zhǔn)熱圖的步驟。所述方法還包括采集基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)的步驟。所述方法還包括重復(fù)采集磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)的步驟。所述方法還包括重復(fù)執(zhí)行使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算溫度圖的步驟。所述方法還包括使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述校準(zhǔn)熱圖和所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)重復(fù)計(jì)算溫度圖。
[0063]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括用于控制醫(yī)療裝置的機(jī)器可執(zhí)行指令。例如，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以存儲于計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上。所述醫(yī)療裝置包括用于采集磁共振數(shù)據(jù)的磁共振成像系統(tǒng)。所述醫(yī)療裝置還包括用于執(zhí)行所述指令的處理器。所述指令的執(zhí)行令所述處理器采集譜磁共振數(shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算校準(zhǔn)熱圖。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器采集基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。所述指令的執(zhí)行還令所述處理器重復(fù)采集磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。所述機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述校準(zhǔn)熱圖和所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算溫度圖。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0064]在下文中將僅通過舉例，并參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中:
[0065]圖1示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法；[0066]圖2示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法；
[0067]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的醫(yī)療裝置的實(shí)施例；
[0068]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)療裝置的實(shí)施例；
[0069]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)療裝置的實(shí)施例；
[0070]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)療裝置的實(shí)施例；
[0071]圖7示出了曲線圖，其用于圖示在校準(zhǔn)熱圖中外插體素中溫度的方法；
[0072]圖8示出了曲線圖，其用于圖示在校準(zhǔn)熱圖中外插體素中溫度的另一種方法；并且
[0073]圖9示出了曲線圖，其用于圖示在校準(zhǔn)熱圖中外插體素中溫度的另一種方法。
[0074]附圖標(biāo)記列表
[0075]300醫(yī)療裝置
[0076]302磁共振成像系統(tǒng)
[0077]304 磁體
[0078]306磁體的膛
[0079]308成像區(qū)
[0080]310磁場梯度線圈
[0081]312磁場梯度線圈電源
[0082]314射頻線圈
[0083]316收發(fā)器
[0084]318受試者
[0085]320受試者支撐物
[0086]322計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
[0087]324 硬件接 口
[0088]326 處理器
[0089]328 用戶接口
[0090]330計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備
[0091]332計(jì)算機(jī)存儲器
[0092]334譜磁共振數(shù)據(jù)
[0093]336校準(zhǔn)熱圖
[0094]338基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)
[0095]340磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)
[0096]342譜脈沖序列
[0097]344磁共振測溫脈沖序列
[0098]346質(zhì)子密度脈沖序列
[0099]348磁共振數(shù)據(jù)
[0100]350磁共振圖像
[0101]351溫度圖
[0102]352控制模塊
[0103]354校準(zhǔn)熱圖模塊[0104]356溫度圖模塊
[0105]358圖像重建模塊
[0106]400醫(yī)療裝置
[0107]402高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)
[0108]404填充流體的腔室
[0109]406超聲換能器
[0110]408機(jī)構(gòu)
[0111]410機(jī)械驅(qū)動器/電源
[0112]412超聲路徑
[0113]414 超聲窗口
[0114]416凝膠襯墊
[0115]418超聲作用點(diǎn)
[0116]420目標(biāo)區(qū)
[0117]444處置計(jì)劃
[0118]448溫度處置系統(tǒng)命令
[0119]450暫停命令
[0120]458所識別的體素
[0121]460熱模型
[0122]470溫度處置系統(tǒng)控制模塊
[0123]472體素識別模塊
[0124]474溫度外插模塊
[0125]500醫(yī)療裝置
[0126]501射頻組織加熱系統(tǒng)
[0127]502天線
[0128]504射頻發(fā)射器
[0129]600醫(yī)療裝置
[0130]601熱處置系統(tǒng)
[0131]602施加器
[0132]604供應(yīng)系統(tǒng)
[0133]700校準(zhǔn)熱圖
[0134]702具有溫度數(shù)據(jù)的體素
[0135]704無溫度數(shù)據(jù)的體素
[0136]706具有溫度數(shù)據(jù)的體素
[0137]708無溫度數(shù)據(jù)的體素
[0138]709具有溫度數(shù)據(jù)的體素
[0139]800校準(zhǔn)熱圖
[0140]802第一組織類型(具有溫度數(shù)據(jù))的體素
[0141]804第二組織類型(具有溫度數(shù)據(jù))的體素
[0142]806第三組織類型(沒有溫度數(shù)據(jù))的體素[0143]808第三組織類型的體素
[0144]810第三組織類型的體素
[0145]900校準(zhǔn)熱圖
【具體實(shí)施方式】
[0146]類似編號的元件在這些附圖中是等要元件或執(zhí)行相同功能。如果功能是等要的，先前論述過的元件未必會在后面的圖中加以論述。
[0147]圖1示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法。首先在步驟100中，使用磁共振成像系統(tǒng)采集譜磁共振數(shù)據(jù)。在步驟102中，使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算校準(zhǔn)熱圖。在步驟104中，使用所述磁共振成像系統(tǒng)采集基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)?？梢允褂盟龌€磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)創(chuàng)建測量結(jié)果的基線集合，以與所述校準(zhǔn)熱圖進(jìn)行比較。接下來在步驟106中，使用所述磁共振成像系統(tǒng)采集磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。在步驟108中，使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)和所述校準(zhǔn)熱圖計(jì)算溫度圖。將步驟106-108重復(fù)若干次。圖1中示出的方法允許采集和計(jì)算準(zhǔn)確的溫度圖。所述校準(zhǔn)熱圖是使用譜磁共振數(shù)據(jù)構(gòu)建的并因此針對絕對溫度被校準(zhǔn)。之后可以使用更快速的方法計(jì)算溫度圖，所述溫度圖之后通過磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)與所述校準(zhǔn)熱圖相關(guān)。
[0148]圖2示出了流程圖，其圖示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法。在步驟200中，所述方法開始。接下來在步驟202中，使用磁共振成像系統(tǒng)采集譜磁共振數(shù)據(jù)。接下來在步驟204中，使用譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算校準(zhǔn)熱圖。在步驟206中，使用磁共振成像系統(tǒng)采集基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。接下來在步驟208中，生成溫度處置系統(tǒng)命令。此時(shí)，可以利用處置計(jì)劃生成溫度處置命令。接下來在步驟210中，向溫度處置系統(tǒng)發(fā)送所述溫度處置命令。這令所述溫度處置系統(tǒng)處置受試者的目標(biāo)區(qū)。接下來在步驟212中，使用磁共振成像系統(tǒng)采集譜磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。接下來在步驟214中，使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)和所述校準(zhǔn)熱圖計(jì)算溫度圖。可以將步驟208、210、212和214重復(fù)若干次。在每次迭代期間可以不重復(fù)步驟208和210。亦即，隨著步驟208-214的每次循環(huán)，可以執(zhí)行或可以不執(zhí)行生成所述溫度處置系統(tǒng)命令和向所述溫度處置系統(tǒng)發(fā)送所述溫度處置系統(tǒng)命令。
[0149]在已經(jīng)計(jì)算溫度圖之后，則可以使用所述溫度圖和/或來自處置計(jì)劃的信息生成所述溫度處置系統(tǒng)命令。計(jì)算所述溫度圖，并之后使用所述溫度圖生成所述溫度處置系統(tǒng)命令形成了反饋回路，在該回路中使用所述磁共振成像系統(tǒng)監(jiān)測受試者的溫度并相應(yīng)地調(diào)節(jié)目標(biāo)區(qū)的處置。在預(yù)定時(shí)間段之后周期性地生成暫停命令，這是方框216。在已經(jīng)生成所述暫停命令之后，則向溫度處置系統(tǒng)218發(fā)送所述暫停命令，這導(dǎo)致系統(tǒng)暫停。在暫停期間，所述方法重新開始步驟202，在那里再次使用所述磁共振成像系統(tǒng)采集所述譜磁共振數(shù)據(jù)，之后再次執(zhí)行步驟204，步驟206也一樣。這樣具有使用基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)創(chuàng)建新校準(zhǔn)熱圖的效果。這在某種意義上是周期性重新校準(zhǔn)測量結(jié)果。這在長的療程期間是具有很大益處的。之后迭代地重復(fù)所述方法,直到方法在步驟220中結(jié)束。在所述方法在步驟220結(jié)束之前，不必重復(fù)步驟216和218。
[0150]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的醫(yī)療裝置300的實(shí)施例。醫(yī)療裝置300包括磁共振成像系統(tǒng)302。所述磁共振成像系統(tǒng)包括磁體304。磁體304是圓柱型超導(dǎo)磁體，通過其中心具有膛306。所述磁體具有液氦冷卻的具有超導(dǎo)線圈的低溫保持器。也能夠使用永磁體或常導(dǎo)磁體。使用不同類型的磁體也是可能的，例如也能夠使用分裂圓柱磁體和所謂的開放磁體兩者。分裂圓柱磁體類似于標(biāo)準(zhǔn)的圓柱磁體，除了低溫保持器已經(jīng)分裂成兩部分，以允許接近所述磁體的等平面，從而使磁體可以例如與帶電粒子束治療相結(jié)合地使用。開放磁體具有兩個(gè)磁體部分，一個(gè)在另一個(gè)上方，之間具有足夠大的空間以接收受試者:兩部分區(qū)域的布置類似于亥姆霍茲線圈的布置。開放磁體是普遍的，因?yàn)槭茉囌呤芟拗戚^小。在圓柱磁體的低溫保持器內(nèi)部有超導(dǎo)線圈的集合。在圓柱磁體的膛306之內(nèi)有成像區(qū)308，在那里磁場足夠強(qiáng)且均勻，以執(zhí)行磁共振成像。
[0151]在磁體的膛306之內(nèi)，還有磁場梯度線圈310的集合，其用于采集磁共振數(shù)據(jù)，以對磁體304的成像區(qū)308之內(nèi)的磁自旋進(jìn)行空間編碼。所述磁場梯度線圈連接到磁場梯度線圈電源312。磁場梯度線圈310旨在具有代表性的。通常，磁場梯度線圈包含三個(gè)獨(dú)立的線圈集合，以在三個(gè)正交的空間方向上進(jìn)行空間編碼。磁場梯度電源312向磁場梯度線圈310供應(yīng)電流。供應(yīng)給磁場線圈的電流根據(jù)時(shí)間被控制，并且其可以是傾斜的或脈沖的。
[0152]與成像區(qū)308相鄰的是射頻線圈314，射頻線圈314用于操縱成像區(qū)308之內(nèi)的磁自旋的取向并用于從也在所述成像區(qū)之內(nèi)的自旋接收無線電發(fā)射。所述射頻線圈可以包含多個(gè)線圈元件。所述射頻線圈也可以被稱為通道或天線。射頻線圈314連接到射頻收發(fā)器316?？梢杂瑟?dú)立的發(fā)射和接收線圈以及獨(dú)立的發(fā)射器和接收器替代射頻線圈314和射頻收發(fā)器316。應(yīng)理解，射頻線圈314和射頻收發(fā)器316是有代表性的。射頻線圈314旨在還表示專用的發(fā)射天線和專用的接收天線。同樣地，收發(fā)器316也可以表示獨(dú)立的發(fā)射器和接收器。
[0153]受試者318被示為躺在受試者支撐物320上并部分位于成像區(qū)308之內(nèi)。磁場梯度線圈電源312和收發(fā)器316連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)322的硬件接口 324。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)322還包括連接到硬件接口 324的處理器326。硬件接口 324使得處理器326能夠向醫(yī)療裝置300的其余部分發(fā)送消息并從醫(yī)療裝置300的其余部分接收消息。處理器326經(jīng)由硬件接口324控制醫(yī)療裝置300。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)322還被示為包括用戶接口 328、計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330以及計(jì)算機(jī)存儲器332。所有這三者都被示為連接到處理器326。
[0154]計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330被示為包含使用磁共振成像系統(tǒng)302采集的譜磁共振數(shù)據(jù)334。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含校準(zhǔn)熱圖336。校準(zhǔn)熱圖336是使用譜磁共振數(shù)據(jù)334構(gòu)建的。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含也是使用磁共振成像系統(tǒng)302采集的磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)340。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含譜脈沖序列342。譜脈沖序列342用于采集譜磁共振數(shù)據(jù)334。
[0155]計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含磁共振測溫脈沖序列344。磁共振測溫脈沖序列344用于采集基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)338和磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)340。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含質(zhì)子密度脈沖序列346。質(zhì)子密度脈沖序列346用于采集磁共振數(shù)據(jù)348，所述磁共振數(shù)據(jù)也被示為包含在計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330之內(nèi)。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含從磁共振數(shù)據(jù)348重建的磁共振圖像350。磁共振圖像350可以被顯示和/或被配準(zhǔn)到校準(zhǔn)熱圖336和溫度圖351。溫度圖351被示為在計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330之內(nèi)。溫度圖351是使用校準(zhǔn)熱圖336、基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)338以及磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)340構(gòu)建的。
[0156]計(jì)算機(jī)存儲器332被示為包含用于操作醫(yī)療裝置300的機(jī)器可執(zhí)行指令352、354、356和358。具體而言，計(jì)算機(jī)存儲器332被示為包含控制模塊352。控制模塊352包含機(jī)器可執(zhí)行指令，以控制醫(yī)療裝置300的操作和功能。例如，控制模塊352可以使用脈沖序列342、344、346中的任意序列生成命令，所述命令允許處理器326使用磁共振成像系統(tǒng)302采集磁共振數(shù)據(jù)和/或測溫?cái)?shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)存儲器332還被示為包含校準(zhǔn)熱圖模塊354。校準(zhǔn)熱圖模塊354包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，該代碼使得處理器326能夠使用譜磁共振數(shù)據(jù)334計(jì)算校準(zhǔn)熱圖336。計(jì)算機(jī)存儲器332還被示為包含溫度圖模塊356。溫度圖模塊356包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，該代碼允許處理器326使用校準(zhǔn)熱圖336、基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)338以及磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)340計(jì)算溫度圖351。存儲器332還被示為包含圖像重建模塊358。所述圖像重建模塊包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，該代碼使得處理器326能夠從磁共振數(shù)據(jù)348重建磁共振圖像350。
[0157]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)療裝置400。除了部件之外，圖4中所示的實(shí)施例包括溫度處置系統(tǒng)，該溫度處置系統(tǒng)為高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402。所述高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)包括填充流體的腔室404。在填充流體的腔室404之內(nèi)是超聲換能器406。盡管這幅圖中未示出，但超聲換能器406可以包括多個(gè)超聲換能器元件，每個(gè)都能夠生成個(gè)體超聲射束。這可以用于通過控制供應(yīng)給每個(gè)超聲換能器元件的交變電流的相位和/或幅度，以電子方式引導(dǎo)超聲作用點(diǎn)418的位置。
[0158]超聲換能器406連接到允許超聲換能器406以機(jī)械方式重新定位的機(jī)構(gòu)408。機(jī)構(gòu)408連接到適于驅(qū)動機(jī)構(gòu)408的機(jī)械驅(qū)動器410。機(jī)械驅(qū)動器410還表示用于向超聲換能器406供電的電源。在一些實(shí)施例中，所述電源可以控制供應(yīng)給個(gè)體超聲換能器兀件的電功率的相位和/或幅度。在一些實(shí)施例中，機(jī)械驅(qū)動器/電源410位于磁體302的膛304外部。
[0159]超聲換能器406生成被示為遵循路徑412的超聲。超聲412通過填充流體的腔室408并通過超聲窗口 414。在本實(shí)施例中，超聲之后通過凝膠襯墊416。凝膠襯墊未必存在于所有實(shí)施例中，但在本實(shí)施例中，在受試者支撐物314中有凹陷，以接收凝膠襯墊416。凝膠襯墊416幫助在換能器406和受試者312之間耦合超聲功率。在通過凝膠襯墊416之后，超聲412通過受試者312并聚焦到超聲作用點(diǎn)418。超聲作用點(diǎn)418被聚焦在目標(biāo)區(qū)420之內(nèi)。可以通過將機(jī)械定位超聲換能器406和電子引導(dǎo)超聲作用點(diǎn)418位置相組合來移動超聲作用點(diǎn)418，以處置整個(gè)目標(biāo)區(qū)420。
[0160]高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402被示為還連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)322的硬件接口 324。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)322及其存儲設(shè)備330和存儲器332的內(nèi)容等要于圖3中所示的那些。
[0161]計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含處置計(jì)劃444。這里使用的處置計(jì)劃描述或包含用于處置受試者318的目標(biāo)區(qū)420的指令。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含溫度處置系統(tǒng)命令。溫度處置系統(tǒng)命令448包含指令，當(dāng)所述指令被發(fā)送到高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402時(shí)，令高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402加熱目標(biāo)區(qū)420。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含暫停命令450。暫停命令450令溫度處置系統(tǒng)402在一段時(shí)間上停止目標(biāo)區(qū)420的溫度處置。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含所識別的體素458。所識別的體素458是缺少用于校準(zhǔn)熱圖的譜磁共振數(shù)據(jù)的體素。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330還被示為包含熱模型460。在一些實(shí)施例中熱模型460可以用于計(jì)算所識別的體素458之內(nèi)的溫度。
[0162]計(jì)算機(jī)存儲器332還被示為包含溫度處置系統(tǒng)控制模塊470。溫度處置系統(tǒng)控制模塊470適于生成溫度處置系統(tǒng)命令448和暫停命令450。溫度處置系統(tǒng)控制模塊470可以使用處置計(jì)劃444和/或溫度圖351生成溫度處置系統(tǒng)命令448和/或暫停命令450。計(jì)算機(jī)存儲器332還被示為包含體素識別模塊。所述體素識別模塊包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，該代碼允許處理器326識別譜磁共振數(shù)據(jù)334中的所識別的體素458。計(jì)算機(jī)存儲器332還被示為包含溫度外插模塊474。所述溫度外插模塊包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，該代碼用于外插所識別的體素458之內(nèi)的溫度。在一些實(shí)施例中，可以使用熱模型460。在其他模型中，對所識別的體素458中的溫度簡單地進(jìn)行內(nèi)插。
[0163]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)療裝置500。圖5中示出的實(shí)施例類似于圖3和4中所示的。圖5的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)324還等要于圖3和4中所示的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)324。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備328和計(jì)算機(jī)存儲器330的內(nèi)容也等要于圖3和4中所示的計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330和計(jì)算機(jī)存儲器332。在圖5中所示的實(shí)施例中，將射頻組織加熱系統(tǒng)501用作溫度處置系統(tǒng)。射頻溫度處置系統(tǒng)501包括天線502和射頻發(fā)射器504。天線502在目標(biāo)區(qū)420的附近。由發(fā)射器504生成并由天線502輻射的射頻能用于選擇性地加熱目標(biāo)區(qū)420。在本實(shí)施例中，射頻發(fā)射器504被示為連接到硬件接口 324。處理器326以及計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330和計(jì)算機(jī)存儲器332的內(nèi)容用于以與處理器326控制圖4的高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)402等要的方式控制射頻發(fā)射器504。
[0164]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的醫(yī)療裝置600。在本實(shí)施例中，示出了熱處置系統(tǒng)601。存在已插入受試者312中的施加器602。在施加器602的尖端附近是治療區(qū)420。在此熱處置系統(tǒng)602是有代表性的，并且其可以是微波施加器、低溫消融器或激光器。施加器602可以適于供應(yīng)微波能，以向受試者312輸送低溫物質(zhì),或可以適于向目標(biāo)區(qū)420中聚焦激光。同樣地，供應(yīng)系統(tǒng)604可以是微波電源，具有低溫或冷卻流體的供應(yīng)系統(tǒng)，或者它可以是激光電源。熱處置系統(tǒng)601被示為連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)322的硬件接口 324。計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備330和計(jì)算機(jī)存儲器332的內(nèi)容等要于圖3、4和5中所示的實(shí)施例。其中包含的指令和計(jì)算機(jī)代碼允許處理器326以等要于圖4和5中所示實(shí)施例的方式控制熱處置系統(tǒng)601。
[0165]圖7示出了曲線圖，其用于圖示在校準(zhǔn)熱圖700中外插體素中溫度的方法。在本圖示中將校準(zhǔn)熱圖分成兩種類型的體素。具有單斜紋標(biāo)記的體素702是具有譜溫度數(shù)據(jù)的體素?？瞻左w素704是沒有譜溫度數(shù)據(jù)的體素。并非所有體素都被標(biāo)記。體素706和709都是具有溫度數(shù)據(jù)的體素。位于體素706和709之間的體素708沒有溫度數(shù)據(jù)。外插諸如體素708的體素的溫度的最簡單方法是執(zhí)行簡單外插。在本范例中，體素708可以簡單地是體素706和709之間的平均溫度。同樣地，體素710和704也能夠通過這種方式計(jì)算它們的溫度。之后，還能夠通過對其中的溫度進(jìn)行內(nèi)插來計(jì)算沒有溫度符號的其余體素。
[0166]圖8示出了確定校準(zhǔn)熱圖800之內(nèi)的體素溫度的更復(fù)雜方法。在圖8中所示的范例中，現(xiàn)在有三種類型的組織。體素802表示第一組織類型，使用單斜紋。體素802是第一組織類型，這種類型的體素具有溫度數(shù)據(jù)。體素804表示第二組織類型。第二組織類型的體素是利用雙斜紋指示的，其也具有溫度數(shù)據(jù)。體素806表示第三組織類型的體素。對于806中體素，沒有使用譜磁共振數(shù)據(jù)采集的溫度數(shù)據(jù)。
[0167]能夠如圖7中那樣，對第三組織類型806的體素溫度進(jìn)行內(nèi)插。然而，在這種情況下，三種組織類型802、804、806的熱力學(xué)性質(zhì)相當(dāng)不同。例如，第三組織類可能大部分為流體，而第一組織類型可以是動物脂肪組織，第二組織類型可以是腺組織。因此這三種組織類型的熱傳遞可能相當(dāng)不同。在圖8中所示的范例中，通過使用簡單規(guī)則，例如外插或僅僅檢查來自其相鄰領(lǐng)域的熱傳遞，能夠使邊界806、808和810上的體素再次閉合其邊界。剩余體素并非被內(nèi)插，而是能夠通過假設(shè)圖8之內(nèi)的穩(wěn)態(tài)溫度并求解各個(gè)體素之間的熱流動得以求解。例如，這能夠通過以下方式來執(zhí)行:使用有限差分格式構(gòu)建熱模型并重復(fù)計(jì)算它直到其收斂于解。如果有少量的體素，也能夠使用熱集總元件方法來計(jì)算第三組織類型806的體素中的溫度值。
[0168]圖9示出了能夠如何使用模型計(jì)算校準(zhǔn)熱圖的甚至更復(fù)雜的范例。圖9中所示的范例與圖8的相同，除了還使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溫度處置系統(tǒng)加熱四個(gè)標(biāo)記為902的體素。在采集譜磁共振數(shù)據(jù)期間，以已知量和已知位置加熱圖9中的體素。因此，向這些體素902的每個(gè)增加已知量的熱，可以使用有限差分格式計(jì)算從這些體素流入周圍體素的熱流，這可以用于更準(zhǔn)確地計(jì)算具有第三組織類型806的體素中的溫度。
[0169]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述被認(rèn)為是說明性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。
[0170]通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)施請求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解和實(shí)現(xiàn)對所公開實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。計(jì)算機(jī)程序可以存儲和/或分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，所述介質(zhì)例如是與其他硬件一起供應(yīng)或作為其他硬件一部分供應(yīng)的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但計(jì)算機(jī)程序也可以以其他形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或者其他有線或無線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)療裝置(300、400、500、600)，包括: -用于采集磁共振數(shù)據(jù)(334、338、340、348)的磁共振成像系統(tǒng)(302)； -用于控制所述醫(yī)療裝置的處理器(326);以及 -存儲由所述處理器執(zhí)行的機(jī)器可讀指令(352、354、356、358、470、472、474)的存儲器(332)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器采集(100、202)譜磁共振數(shù)據(jù)(334);其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算(102、204)校準(zhǔn)熱圖(336);其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器采集(104、206)基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)(338);其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器重復(fù)地: -采集(106、212)磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)(340)； -使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述校準(zhǔn)熱圖以及所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算(108、214)溫度圖(351)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其中，所述醫(yī)療裝置還包括用于處置受試者(318)的目標(biāo)體積(420)的溫度處置系統(tǒng)(402、501、601)，其中，在所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)的采集期間，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器: -根據(jù)所述溫度圖生成(208)溫度處置系統(tǒng)命令(448);其中，所述溫度處置系統(tǒng)命令使所述溫度處置系統(tǒng)處置目標(biāo)區(qū)；并且 -向所述溫度處置系統(tǒng)發(fā)送(210)所述溫度處置系統(tǒng)命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療裝置，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器:` -生成(216 )暫停命令(450 )，所述暫停命令使所述溫度處置系統(tǒng)暫停處置所述目標(biāo)區(qū)預(yù)定時(shí)間段； -向所述溫度處置系統(tǒng)發(fā)送(218)所述暫停命令； -在所述預(yù)定時(shí)間段期間重新采集(202)所述譜磁共振數(shù)據(jù)； -使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)重新計(jì)算(204)所述校準(zhǔn)熱圖；并且 -重新采集(206 )所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療裝置，其中，所述溫度處置系統(tǒng)是如下中的任意一種:高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)(402)、射頻組織處置系統(tǒng)(501)、微波施加器(601)、低溫消融器(601)以及激光器(601)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療裝置，其中，根據(jù)如下中的任一項(xiàng)生成所述溫度處置系統(tǒng)命令:處置計(jì)劃(444)、所述溫度圖及其組合。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療裝置，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器識別所述校準(zhǔn)熱圖中缺少譜熱磁共振數(shù)據(jù)的體素(704、708、710、806、808、810)，以計(jì)算所述熱圖，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器將所述熱圖外插到所識別的體素中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的醫(yī)療裝置，其中，所述熱圖使用所述受試者的熱模型(460)進(jìn)行外插和/或細(xì)化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)療裝置，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)構(gòu)建所述熱模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的醫(yī)療裝置，其中，所述醫(yī)療裝置還包括用于處置受試者(318)的目標(biāo)體積(420)的溫度處置系統(tǒng)(402、501、601)，其中，在所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)的采集期間，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器處置所述目標(biāo)體積，并且其中，所述目標(biāo)體積的所述處置通過所述熱模型進(jìn)行建模。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療裝置，其中，所述熱圖通過在所識別的體素中內(nèi)插溫度進(jìn)行外插。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療裝置，其中，所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)包括如下中的任一項(xiàng):質(zhì)子密度數(shù)據(jù)、Tl弛豫時(shí)間數(shù)據(jù)、T2弛豫時(shí)間數(shù)據(jù)、T2星弛豫時(shí)間數(shù)據(jù)、擴(kuò)散系數(shù)數(shù)據(jù)、質(zhì)子共振頻移數(shù)據(jù)及其組合。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的醫(yī)療裝置，其中，譜磁共振數(shù)據(jù)描述了多個(gè)共振峰的質(zhì)子共振頻移。
13.一種操作醫(yī)療裝置(300、400、500、600)的方法，其中，所述裝置包括用于采集磁共振數(shù)據(jù)(334、338、340、348)的磁共振成像系統(tǒng)(302)，其中，所述方法包括采集(100、202)譜磁共振數(shù)據(jù)(334)的步驟，其中，所述方法還包括使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算(102、204)校準(zhǔn)熱圖(336)的步驟，其中，所述方法還包括采集(104、206)基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)(338)的步驟，并且其中，所述方法還包括重復(fù)執(zhí)行如下步驟: -采集(106、212)磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)(340)； -使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述校準(zhǔn)熱圖以及所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算(108、214)溫度圖(351)。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于控制醫(yī)療裝置(300、400、500、600)的機(jī)器可執(zhí)行指令，其中，所述醫(yī)療裝置包括用于采集磁共振數(shù)據(jù)(334、338、340、348)的磁共振成像系統(tǒng)(302)，其中，所述醫(yī)療裝置還包括用于執(zhí)行所述指令的處理器(326)，其中，所述指令的執(zhí)行令所述處理器采集(100、202)譜磁共振數(shù)據(jù)(334)，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器使用所述譜磁共振數(shù)據(jù)計(jì)算(102、204)校準(zhǔn)熱圖(336)，其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器采集(104、206 )基 線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)(338 )，并且其中，所述指令的執(zhí)行還令所述處理器重復(fù)地: -采集(106、212)磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)(340)； -使用所述磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)、所述校準(zhǔn)熱圖以及所述基線磁共振測溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算(108、214)溫度圖(351)。
【文檔編號】G01R33/48GK103460069SQ201280013769
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月17日
【發(fā)明者】M·O·科勒, E·T·韋海萊, K·I·努爾米勞卡斯 申請人:皇家飛利浦有限公司