[发明专利]使用磁共振成像的插值三维热剂量估计

说明书

技术领域

本发明涉及磁共振成像，尤其涉及使用磁共振成像用于对三维热剂量的估计。

背景技术

热剂量为对热组织损伤的度量，其基于阿仑尼乌斯方程，并且最初由Sapareto和Dewey于1984年引入，并由下式给出：

其中

并且T为温度。单位典型地以在43摄氏度的等效分钟提供。一度的增加(当在43度以上时)会使热剂量加倍。该度量是目前用于在热疗中估计已在何时获得充分的热损伤的最主要使用的度量。针对肌肉组织的热坏死和子宫平滑肌瘤，常规使用的限值是在43度是240等效分钟，但是已发现该限值为组织依赖性的，因为一些组织比其他组织对温度的增加更为敏感。也存在用于估计热损伤的其他度量，例如还有最高温度(其针对快速加热非常类似于所述热剂量)和如上的阿伦尼乌斯方程。所述热剂量典型地应用于高强度聚焦超声(HIFU)处置中，而例如激光消融通常采用其原始形式的阿伦尼乌斯方程，以评估热损伤。

无论是哪种度量，它们的共同点在于，它们仅使用所测量的温度。所述温度可以是由热电偶、光纤、MR测温、US测温、热声感测，或任意这样的工具测量的。测量所述温度的这些工具的共同点在于，它们仅测量在某些点处(热传感器)，或某位面中(测温成像、热声感测)的温度。所述测量也可以为3D的，例如用于3D MR成像，但如果这样，则分辨率典型地低且各向异性，以允许实时采集。

例如，磁共振测温可以被用于确定体积的绝对温度或温度改变，取决于所用的技术。为了确定所述绝对温度，可以用谱学成像技术来测量几个磁共振峰。测量温度改变的方法典型地更快，并且已被用于取得温度测量结果，用于引导热处置。例如，基于质子共振频移的MR测温可以被用于在消融程序期间，提供组织内侧的水中的温度图，用于对所述加热过程的实时反馈控制。

在高强度聚焦超声(HIFU)治疗中，使用例如磁共振成像(MRI)的可靠的实时温度监测是必须的，以确保对目标的充分热坏死，同时避免对周围健康组织的加热和损伤。为了达到足够的时间和空间分辨率，要求快速成像，优选地具有高空间分辨率，同时维持足够的SNR，用于对可靠的温度测量结果的重建。

C.Mougenot等人在Med.Phys 38(2011)272-282中的文章‘Quantification of near-field heating during volumetric MR-HIFU ablation’提及通过热剂量的方式对体积超声处理(通过高强度聚焦超声(HIFU)的方式)的作用的量化。该文章示出(图2)热剂量图，其对应于针对其生成热剂量图的切片。

发明内容

本发明在独立权利要求中提供一种医学装置、一种计算机程序产品以及方法。在从属权利要求中给出了实施例。

可能出现的困难在于，由于对采集时间的限制，(尤其通过磁共振成像)采集到的热数据或图像可能是从受限的体积采集的，或者具有有限的空间分辨率。在热处置期间，仅从对象的受限体积采集热磁共振数据，这并不少见。本发明的实施例可以提供一种提供对在采集所述热数据以外的区域中的热剂量的估计的单元。又其他的实施例可以提供一种以比采集所述热数据更高的分辨率来估计所述剂量的单元。

如上文提及的，所述热剂量是用于估计在热疗中对目标组织造成的热损伤的度量。所述热剂量仅利用温度历史，并且是只要可获得温度信息就可以确定的无创度量。其通常被用作诸如高强度聚焦超声(HIFU)的热疗中的治疗终点，并且可以被用于提供对哪些区未得到完全处置的反馈。针对磁共振(MR)引导的HIFU，在成像的MR切片中获得所述温度信息，并使用用于将MR性质改变转化成温度改变的标准方法之一，获得温度图像。出于该原因，可以在被用于MR成像的所述切片中，估计所述热剂量。这在重新定位所述图像用于额外的超声处理时，可能有问题，因为然后不可能有对累积热剂量的度量。为了避免这一点，可以利用所意图加热的对称性和温度分布的自然平滑性，热扩散使任意空间局部性的温度峰平滑，并且插值到3D空间中，其中，可以增加从所有超声处理积累的热剂量。通过这么做，可以获得对整个处置的累积热剂量的3D估计，可以使用常规的多平面重建(MPR)方法将所述3D估计可视化在任意平面中。尽管所述插值有几个假设并且可能是不完美的，然而该方法可以辅助确定所述处置是否完全，并因此提供更为准确的终点。