專利名稱：溫度成像方法及系統(tǒng)的制作方法
溫度成像方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振技術(shù)，特別是涉及一種溫度成像方法及技術(shù)。
背景技術(shù)：
微創(chuàng)性熱療方法越來越廣泛地應(yīng)用于良惡性實(shí)體腫瘤的治療中，其機(jī)制是利用高強(qiáng)度聚焦超聲將腫瘤組織的溫度在瞬間提高到60°C以上，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞損傷和組織凝固壞死。在實(shí)施微創(chuàng)性熱療方法時(shí)需要加熱到60°C以上才能使腫瘤細(xì)胞壞死，但是加熱溫度必需控制在100°C以內(nèi)，否則組織會(huì)被碳化且難以代謝吸收，在保證腫瘤細(xì)胞被完全殺死的同時(shí)使正常細(xì)胞免受或少受傷害，監(jiān)控溫度成像成為實(shí)現(xiàn)安全治療的基本保障，而基于磁共振的溫度成像具有高分辨率和無創(chuàng)性實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度的特性，成了最為合適的監(jiān)控工具。磁共振溫度成像原理大致分為以下幾種(1)縱向弛豫時(shí)間(Tl relaxation time) ； (2)分子彌散系數(shù)(molecular diffusion constant)與溫度的關(guān)系；(3)質(zhì)子共振頻率(proton resonance frequency,簡稱PRF)偏移與溫度的關(guān)系。其中，基于質(zhì)子共振頻率偏移的溫度成像發(fā)展得最為成熟，是通過對梯度回波序列圖像中的相位改變進(jìn)行計(jì)算從而得到溫度的改變，需要在加熱前獲取一組相位圖像作為參考，加熱中獲取得到的相位圖像都將減去這組參考圖像進(jìn)行溫度的計(jì)算。然而，在利用高強(qiáng)度聚焦超聲進(jìn)行熱消融腫瘤的治療過程中，組織的移動(dòng)是不可避免的，這將會(huì)導(dǎo)致治療前采集的參考圖像和治療過程中得到的溫度變化圖像之間位置信息失配，從而引起溫度測量的誤差。因此，為了克服這一問題，無參考的基于質(zhì)子共振頻率偏移的溫度成像被提出，該方法從加熱過程中獲取的圖像估計(jì)得到參考相位，從每一相位圖中估計(jì)參考相位消除了每一相位圖與參考相位之間的錯(cuò)誤配準(zhǔn)。但是在相位圖中相位卷繞是非常常見的，解卷繞是無參考的基于質(zhì)子共振頻率偏移的溫度成像的第一步，每一相位圖像在進(jìn)行溫度計(jì)算之前都需要經(jīng)過解卷繞處理，而解卷繞計(jì)算是相當(dāng)耗時(shí)的，達(dá)不到溫度成像對實(shí)時(shí)性的要求，特別是臨床應(yīng)用中有可能因?yàn)椴荒軐?shí)時(shí)的監(jiān)控溫度導(dǎo)致溫度過高將使得正常細(xì)胞受到損害，治療效果也隨之降低。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種能提高計(jì)算速度的溫度成像方法。此外，還有必要提供一種能提高計(jì)算速度的溫度成像系統(tǒng)。一種溫度成像方法，包括如下步驟獲取卷繞相位圖像；對所述卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖；從所述卷繞相位圖像中提取測量區(qū)域的原始相位，并根據(jù)所述原始相位和相位差分圖得到參考相位；根據(jù)所述原始相位和參考相位之間的復(fù)數(shù)差得到測量區(qū)域的溫度圖像。
4
優(yōu)選地，所述對所述卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖的步驟為獲取卷繞相位圖像中相位的多項(xiàng)式模型；將所述多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分替代得到相位差分圖。優(yōu)選地，所述將所述多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分替代得到相位差分圖的步驟為按照卷繞相位圖像的坐標(biāo)軸方向分別對多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分處理得到與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖。優(yōu)選地，所述根據(jù)所述原始相位和相位差分圖得到參考相位的步驟為通過所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖進(jìn)行多項(xiàng)式擬合構(gòu)造系數(shù)模型；通過相位差分圖的數(shù)值積分恢復(fù)出測量區(qū)域的相位圖；根據(jù)所述相位圖和原始相位得到零階多項(xiàng)式系數(shù)，并通過所述系數(shù)模型和零階多項(xiàng)式系數(shù)計(jì)算得到參考相位。優(yōu)選地，所述通過所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖進(jìn)行多項(xiàng)式擬合構(gòu)造系數(shù)模型的步驟包括在所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖提取參考區(qū)域的數(shù)據(jù)以及相位，并通過最小二乘法進(jìn)行擬合得到與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)；將所述與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)構(gòu)造成系數(shù)模型。一種溫度成像系統(tǒng)，包括圖像獲取模塊，用于獲取卷繞相位圖像；處理模塊，用于對所述卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖；運(yùn)算模塊，用于從卷繞相位圖像中提取測量區(qū)域的原始相位，并根據(jù)所述原始相位和相位差分圖得到參考相位；成像模塊，用于根據(jù)所述原始相位和參考相位之間的復(fù)數(shù)差得到測量區(qū)域的溫度圖像。優(yōu)選地，所述處理模塊包括多項(xiàng)式獲取單元，用于獲取卷繞相位圖像中相位的多項(xiàng)式模型；差分替代單元，用于將所述多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分替代得到相位差分圖。優(yōu)選地，所述差分替代單元還用于按照卷繞相位圖像的坐標(biāo)軸方向分別對多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分處理得到與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖。優(yōu)選地，所述運(yùn)算模塊包括提取單元，用于從卷繞相位圖像中提取測量區(qū)域的原始相位；擬合單元，用于通過所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖進(jìn)行多項(xiàng)式擬合構(gòu)造系數(shù)模型；圖像恢復(fù)單元，用于通過相位差分圖的數(shù)值積分恢復(fù)出測量區(qū)域的相位圖；相位計(jì)算單元，用于根據(jù)所述相位圖和原始相位可得到零階多項(xiàng)式系數(shù)，并通過所述系數(shù)模型和零階多項(xiàng)式系數(shù)計(jì)算得到參考相位。優(yōu)選地，所述擬合單元還用于在所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖提取參考區(qū)域的數(shù)據(jù)以及相位，并通過最小二乘法進(jìn)行擬合得到與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)，將所述與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)構(gòu)造成系數(shù)模型。上述溫度成像方法及系統(tǒng)，對卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖，避免了二維相位解卷繞,大大地提高了計(jì)算速度，在未損失精度的前提下進(jìn)一步符合溫度成像對實(shí)時(shí)性的要求。上述溫度成像方法及系統(tǒng)，通過數(shù)值積分的方式恢復(fù)出測量區(qū)域的相位圖，進(jìn)而明確了相位的多項(xiàng)式模型中所對應(yīng)的零階多項(xiàng)式系數(shù)，從而降低計(jì)算誤差，提高溫度成像過程中的測量精度。


圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
I為一個(gè)實(shí)施例中溫度成像方法的流程2為一個(gè)實(shí)施例中測量區(qū)域和參考區(qū)域的示意3為圖I中步驟S30的方法流程4為一個(gè)實(shí)施例中根據(jù)原始相位和相位差分圖得到參考相位的方法流程圖 5為圖4中步驟S510的方法流程6為一個(gè)實(shí)施例中溫度成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意7為圖6中處理模塊的結(jié)構(gòu)示意8為圖6中運(yùn)算模塊的結(jié)構(gòu)示意9為平均絕對誤差和最大絕對誤差的對比10為平均絕對誤差和最大絕對誤差與多項(xiàng)式階數(shù)的關(guān)系11為標(biāo)準(zhǔn)差的對比圖。
具體實(shí)施方式在一個(gè)實(shí)施例中，如圖I所示，一種溫度成像方法，包括如下步驟步驟S10，獲取卷繞相位圖像。本實(shí)施例中，在對成像序列所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行重建之后即可得到相應(yīng)的卷繞相位圖像。如圖2所示，卷繞相位圖大致分為測量區(qū)域210和參考區(qū)域230這兩個(gè)連續(xù)區(qū)域，其中，測量區(qū)域210為利用高強(qiáng)度聚焦超聲進(jìn)行熱消融腫瘤的治療中對應(yīng)的加熱區(qū)域，參考區(qū)域230為未加熱區(qū)域，從卷繞相位圖中可獲取到相關(guān)的相位。步驟S30，對卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖。本實(shí)施例中，通過進(jìn)行卷繞相位圖像的差分處理來避免耗時(shí)的圖像解卷繞以得到相位差分圖。具體地，對卷繞相位圖像中的相位進(jìn)行差分處理將復(fù)雜的卷繞相位圖像變換為相位差分圖。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，上述步驟S30的步驟包括步驟S310，獲取卷繞相位圖像中相位的多項(xiàng)式模型。本實(shí)施例中，卷繞相位圖像中，卷繞的相位Wx,>0通常用以下多項(xiàng)式模型表示
N -I
φ(χ,γ) = ΣΣ€Μ)χη-^'η
n=0 m=0其中，{Cn(m)}為系數(shù)，X為卷繞相位圖像中的橫坐標(biāo),y為卷繞相位圖像中的縱坐標(biāo)，n、m為多項(xiàng)式階數(shù)。步驟S330，將多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分替代得到相位差分圖。本實(shí)施例中，求取多項(xiàng)式模型的差分，以得到相位差分圖，進(jìn)而避免卷繞相位圖像的解卷繞。在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S330的具體過程為卷繞相位圖像的坐標(biāo)軸方向分別對多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分處理得到與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖。本實(shí)施例中，直接按照卷繞相位圖像中坐標(biāo)軸方向分別能獲取到的多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分處理，以防止直接將相鄰相位相減產(chǎn)生卷繞，具體的，卷繞相位圖像I (X，y)經(jīng)過差分處理可定義為
權(quán)利要求
1.一種溫度成像方法，包括如下步驟獲取卷繞相位圖像；對所述卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖；從所述卷繞相位圖像中提取測量區(qū)域的原始相位，并根據(jù)所述原始相位和相位差分圖得到參考相位；根據(jù)所述原始相位和參考相位之間的復(fù)數(shù)差得到測量區(qū)域的溫度圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度成像方法，其特征在于，所述對所述卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖的步驟為獲取卷繞相位圖像中相位的多項(xiàng)式模型；將所述多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分替代得到相位差分圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度成像方法，其特征在于，所述將所述多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分替代得到相位差分圖的步驟為按照卷繞相位圖像的坐標(biāo)軸方向分別對多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分處理得到與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度成像方法，其特征在于，所述根據(jù)所述原始相位和相位差分圖得到參考相位的步驟為通過所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖進(jìn)行多項(xiàng)式擬合構(gòu)造系數(shù)模型；通過相位差分圖的數(shù)值積分恢復(fù)出測量區(qū)域的相位圖；根據(jù)所述相位圖和原始相位得到零階多項(xiàng)式系數(shù)，并通過所述系數(shù)模型和零階多項(xiàng)式系數(shù)計(jì)算得到參考相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度成像方法，其特征在于，所述通過所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖進(jìn)行多項(xiàng)式擬合構(gòu)造系數(shù)模型的步驟包括在所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖提取參考區(qū)域的數(shù)據(jù)以及相位，并通過最小二乘法進(jìn)行擬合得到與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)；將所述與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)構(gòu)造成系數(shù)模型。
6.一種溫度成像系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像獲取模塊，用于獲取卷繞相位圖像；處理模塊，用于對所述卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖；運(yùn)算模塊，用于從卷繞相位圖像中提取測量區(qū)域的原始相位，并根據(jù)所述原始相位和相位差分圖得到參考相位；成像模塊，用于根據(jù)所述原始相位和參考相位之間的復(fù)數(shù)差得到測量區(qū)域的溫度圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溫度成像系統(tǒng)，其特征在于，所述處理模塊包括多項(xiàng)式獲取單元，用于獲取卷繞相位圖像中相位的多項(xiàng)式模型；差分替代單元，用于將所述多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分替代得到相位差分圖。
8.根據(jù)權(quán)利7所述的溫度成像系統(tǒng)，其特征在于，所述差分替代單元還用于按照卷繞相位圖像的坐標(biāo)軸方向分別對多項(xiàng)式模型進(jìn)行差分處理得到與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度成像系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)算模塊包括提取單元，用于從卷繞相位圖像中提取測量區(qū)域的原始相位；擬合單元，用于通過所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖進(jìn)行多項(xiàng)式擬合構(gòu)造系數(shù)模型；圖像恢復(fù)單元，用于通過相位差分圖的數(shù)值積分恢復(fù)出測量區(qū)域的相位圖；相位計(jì)算單元，用于根據(jù)所述相位圖和原始相位可得到零階多項(xiàng)式系數(shù)，并通過所述系數(shù)模型和零階多項(xiàng)式系數(shù)計(jì)算得到參考相位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的溫度成像系統(tǒng)，其特征在于，所述擬合單元還用于在所述與坐標(biāo)軸方向相對應(yīng)的相位差分圖提取參考區(qū)域的數(shù)據(jù)以及相位，并通過最小二乘法進(jìn)行擬合得到與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)，將所述與坐標(biāo)軸對應(yīng)的多項(xiàng)式系數(shù)構(gòu)造成系數(shù)模型。
全文摘要
一種溫度成像方法，包括如下步驟獲取卷繞相位圖像；對所述卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖；從所述卷繞相位圖像中提取測量區(qū)域的原始相位，并根據(jù)所述原始相位和相位差分圖得到參考相位；根據(jù)所述原始相位和參考相位之間的復(fù)數(shù)差得到測量區(qū)域的溫度圖像。上述溫度成像方法及系統(tǒng)，對卷繞相位圖像進(jìn)行差分得到相位差分圖，避免了二維相位解卷繞，大大地提高了計(jì)算速度，在未損失精度的前提下進(jìn)一步符合溫度成像對實(shí)時(shí)性的要求。
文檔編號A61B5/055GK102579015SQ201210035199
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者何夢玥, 劉新, 鄒超, 鄭海榮, 鐘耀祖, 饒芳 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院