[发明专利]加速磁共振温度成像的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)技术，特别是涉及一种加速磁共振(MR，Magnetic Resonance)温度成像的方法和一种相应的装置。

背景技术

MR监控的高强度聚焦超声(HIFU，High Intensity Focused Ultrasound)治疗系统中，HIFU换能器，即HIFU治疗头，在治疗水中向人体发射聚焦的超声波，使病人体内需要治疗的部分局部温度增高，达到治疗效果。

MR温度成像存在三个固有问题：时间平均效应、时间分辨率和空间平均效应。在设计MR温度成像的加速方案时需要充分考虑这些问题。

通常，获取K空间的数据需要很长的时间，即使只获取一幅图像，也需要大约几秒钟。在采集过程中，加热焦点附近的温度是连续变化的，那么，在采集K空间数据的不同点的过程中温度是变化的。从重建图像中得出的最终的温度是采集过程中所有实际温度的近似，这被称为时间平均效应。图1是时间平均效应的示意图。图1中的圆点是从重建图像中测量的温度值，曲线是在一幅图像的采集时间内温度变化的曲线。通常测量值更接近于在K空间的中心采集的值。

为了改善空间分辨率，同时保持FOV尺寸，需要更多的相位编码步骤，从而需要更长的时间采集所有K空间数据。时间分辨率定义为采集两个连续的K空间中心的时间跨度的倒数，单个K空间的采集时间越长，时间分辨率越差，这将很难捕捉到温度的快速变化。图2是时间分辨率对捕捉温度变化的影响。图2中的曲线表示温度变化，圆点表示采样点。如图2所示，左图中的时间分辨率较低，可见由于时间分辨率比较低，峰值温度的数据被丢失了，右图中的时间分辨率较高，采集到了峰值温度。

每个MR图像的像素代表物体的一定尺寸的体素。像素的信号是相应体素内多个微小信号的和或积分。在热切除术中，如果单个体素的尺寸大到接近加热焦点的尺寸，温度的空间梯度比较显著，将导致相位消除，从而导致测量温度失真。图3是空间平均效应的示意图。图3中左图为焦点所在的体素，箭头所指为焦点；中图为重建图像中焦点所对应像素的信号；右图为焦点的实际信号。如图3所示，由于像素尺寸只比超声波的焦点尺寸稍大，则重建图像中对应像素的信号与超声焦点的实际信号相差比较大。空间分辨率定义为体素尺寸的倒数。需要改善准确的温度成像的空间分辨率。

一般来说，时间分辨率和空间分辨率是一对矛盾，无法同时改善时间分辨率和空间分辨率。对于给定的FOV来说，较小的空间分辨率需要较长的采集时间，因此时间分辨率会变差，而不会更好。因此，需要在两种参数中作一个权衡。

目前采用的几种并行成像的技术需要规则地减少相位编码线并通过后处理恢复丢失的数据来进行加速，以改善时间分辨率或者改善空间分辨率，无法同时获得较好的时间分辨率和空间分辨率。这类方法存在两个问题：首先是通过这些并行成像技术获得的加速速率通常为较为固定的一些离散值，而且加速系数的变化将导致图像质量的严重波动；其次是不稳定，用于并行成像的线圈单元排列粗糙、物体位置不当等可能导致重建图像中出现严重的残留伪影(residual artifact)。如果残留伪影覆盖了加热焦点会造成温度计算误差较大，从而给HIFU治疗带来非常严重的后果。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种加速MR温度成像的方法，用来使MR温度成像兼具较好的时间分辨率和空间分辨率。

本发明的另一目的在于提供一种与上述加速MR温度成像的方法相应的装置。

为实现上述目的，本发明提出一种加速磁共振MR温度成像的方法，应用于MR监控的高强度聚焦超声HIFU治疗中，其包括：在MR温度成像过程中，确定超声波焦点处的温度变化；根据所述焦点处的温度变化确定数据采集所需的理想加速速率；根据所确定的理想加速速率调整K空间的变密度数据采样；重建采样得到的数据，得到温度图像。

其中，所述根据温度变化确定数据采集所需的理想加速速率包括：在温度变化快的情况下，确定较高速率作为理想加速速率；在温度变化慢的情况下，确定较低速率作为理想加速速率。

其中，在相位编码方向上，K空间被分为若干个区段，所述根据所确定的理想加速速率调整K空间的变密度数据采样包括：根据所确定的理想加速速率调整K空间变密度采样的区段划分和各区段的加速系数。