專利名稱：一種對(duì)覆蓋加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域的自動(dòng)選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度聚焦超聲技術(shù)，尤其涉及一種用于磁共振引導(dǎo)下高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng) 的感興趣區(qū)域的選擇方法。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound,簡(jiǎn)稱HIFU)是一種利用超聲 波的熱效應(yīng)來(lái)治療腫瘤的方法，這種方法利用超聲波方向性和聚焦性好的特點(diǎn)，將體外低能 量的低頻超聲聚焦于體內(nèi)某個(gè)靶區(qū)(直徑一般小于l厘米)，利用超聲波的生物效應(yīng)，將此靶 區(qū)的焦點(diǎn)溫度瞬間達(dá)到細(xì)胞死亡所必須的65'C以上，使靶區(qū)組織產(chǎn)生凝固性壞死，而且不損 傷周圍正常組織，從而達(dá)到無(wú)創(chuàng)傷地局部消融腫瘤的目的。此外，超聲波無(wú)放射性，因此可 以用來(lái)對(duì)病人進(jìn)行反復(fù)治療，是近年所發(fā)展出來(lái)的一種最具潛力的腫瘤治療新方法。質(zhì)子共振頻移溫度測(cè)量法(Pfoton Resonance Frequency (PRF) shift Thermometry), 是一種應(yīng)用于磁共振引導(dǎo)下的高強(qiáng)度超聲聚焦的方法。這種方法在所聚焦的加熱區(qū)域的周圍， 選擇出一個(gè)覆蓋加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域(Region of Interest,簡(jiǎn)稱ROI)。在現(xiàn)有技術(shù)中， 通常根據(jù)溫度的變化推斷并選擇出感興趣區(qū)域，但是，這個(gè)選擇不是自動(dòng)完成，而是靠人工 手動(dòng)進(jìn)行選擇得到的。這種人工選擇得到ROI的技術(shù)有以下不足1、 手動(dòng)選擇不能完全保證所有的加熱區(qū)域都被包含在ROI里2、 如果選擇的感興趣區(qū)域較大，部分血管和一些未加熱區(qū)域這些不必要的也不應(yīng)該被選 擇的部分也將包含在感興趣區(qū)域內(nèi)；如果選擇的感興趣區(qū)域較小，那么部分加熱區(qū)域又會(huì)被 排除在外，這又會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果；3、 手動(dòng)選擇可重復(fù)性差，操作費(fèi)時(shí)，效率低下。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種對(duì)覆蓋加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)選擇的 方法，用于在磁共振導(dǎo)引下高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)重建的圖像上準(zhǔn)確、迅速地得到感興趣區(qū)域。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種對(duì)覆蓋加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)選擇的方 法，用于磁共振導(dǎo)引下高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在超聲加熱時(shí)進(jìn)行掃描，根據(jù)得到的 掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，包括如下步驟(1) 在掃描過程中獲得掃描區(qū)域的相位數(shù)據(jù)；(2) 根據(jù)所述獲得的相位數(shù)據(jù)，確定所述掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域；(3) 在經(jīng)所述圖像重建獲得的顯示圖像中，根據(jù)預(yù)設(shè)的所述感興趣區(qū)域覆蓋并大于加熱 區(qū)域的尺寸，標(biāo)定出覆蓋所述加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域。其中，本發(fā)明方法，可以進(jìn)一步包括步驟-(4) 根據(jù)所述系統(tǒng)的聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置，驗(yàn)證所述感興趣區(qū)域的標(biāo)定。 其中，所述步驟(2)可以包括(21) 對(duì)所述獲得的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行相位識(shí)別；(22) 根據(jù)相位識(shí)別結(jié)果，確定所述掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域。進(jìn)一步地，所述步驟(22)包括比較所述相位識(shí)別結(jié)果，并根據(jù)比較結(jié)果的差異，確 定所述掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域。更進(jìn)一步地，根據(jù)識(shí)別出的相位零值與相位負(fù)值的差異，可以將相位負(fù)值的區(qū)域確定為 加熱區(qū)域。進(jìn)一步地，所述步驟(22)可以包括將識(shí)別出相位為負(fù)值的區(qū)域確定為加熱區(qū)域。 其中，步驟(3)所述標(biāo)定步驟，可以包括在圖像中突出顯示所述感興趣區(qū)域。 進(jìn)一步地，所述步驟(4)可以包括(41) 在圖像中確定所述聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置；(42) 判斷所述焦點(diǎn)位置是否落入所述標(biāo)定出的感興趣區(qū)域內(nèi)，如果落入，則驗(yàn)證通過，否則，驗(yàn)證不通過。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、 加熱區(qū)域自動(dòng)的全部包含在感興趣區(qū)域中；2、 消除了手動(dòng)選擇感興趣區(qū)域的不穩(wěn)定性；3、 提高了感興趣區(qū)域選擇的效率和準(zhǔn)確度；4、 為無(wú)參數(shù)選擇方法的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。


圖1是本發(fā)明自動(dòng)選擇加熱區(qū)域?qū)嵤├疽鈭D； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。到目前為止，感興趣區(qū)域ROI—直是通過預(yù)設(shè)一個(gè)參數(shù)，然后手動(dòng)選擇得到的，它的后 續(xù)步驟是為區(qū)分加熱區(qū)域和未加熱區(qū)域的相位而設(shè)定一個(gè)相位識(shí)別機(jī)制，來(lái)驗(yàn)證所選擇的感 興趣區(qū)域是否包含有加熱區(qū)域。目前，還沒有磁共振引導(dǎo)下的高強(qiáng)度超聲聚焦自動(dòng)選擇感興 趣區(qū)域方面的報(bào)道。實(shí)際上，質(zhì)子共振頻移溫度測(cè)量法中，加熱區(qū)域和未加熱區(qū)域較容易進(jìn)行區(qū)分，因?yàn)榧?熱區(qū)域的相位數(shù)據(jù)比未加熱區(qū)域的相位數(shù)據(jù)低。加上高強(qiáng)度超聲聚焦傳感器焦點(diǎn)的距離和焦 點(diǎn)的形狀這兩個(gè)已知因素，可以不需設(shè)定相關(guān)參數(shù)，就能較容易地對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)定位。通過相位識(shí)別(或稱相位標(biāo)志)和聚焦超聲傳感器焦點(diǎn)的位置，加熱區(qū)域就可以被識(shí)別 出來(lái)，從而感興趣區(qū)域的選擇也可自動(dòng)完成。整個(gè)相位識(shí)別的過程都在磁共振中完成。磁共振在超聲加熱時(shí)進(jìn)行掃描，同時(shí)自動(dòng)得到 相位數(shù)據(jù)，根據(jù)得到的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即進(jìn)行圖像重建，最終得到使用者看到的圖 像。在這個(gè)過程中，根據(jù)得到的相位數(shù)據(jù)即可進(jìn)行相位識(shí)別，識(shí)別算法只需要在圖像重建的 過程中加入相應(yīng)的程序即可。重建完成后的圖像，稱之為相圖。在相圖中，未加熱區(qū)域的相 位數(shù)據(jù)接近于零，而加熱區(qū)域的相位數(shù)據(jù)為負(fù)值，可以很容易地通過比較區(qū)別出來(lái)。聚焦超聲傳感器焦點(diǎn)的位置根據(jù)聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)距離和形狀，在加熱前就已經(jīng)確 定，而且一直位于加熱區(qū)域中。參考圖1，右側(cè)相圖圓圈中的黑點(diǎn)，表示的是聚焦超聲傳感 器焦點(diǎn)在受加熱部位的位置，左側(cè)代表聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)距離和形狀。基于上述的相位識(shí)別和聚焦超聲傳感器焦點(diǎn)的位置這兩點(diǎn)，自動(dòng)選擇感興趣區(qū)域的方法 就可以實(shí)現(xiàn)。以下通過兩個(gè)實(shí)施例，對(duì)自動(dòng)選擇感興趣區(qū)域的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)說明。 第一實(shí)施例在本實(shí)施例中，通過比較相位數(shù)據(jù)為零值的區(qū)域和相位數(shù)據(jù)為負(fù)值的區(qū)域，來(lái)確定加熱 區(qū)域，整個(gè)自動(dòng)選擇感興趣區(qū)域的方法如圖2所示，包括如下步驟(101) 在掃描過程中，獲得掃描區(qū)域的相位數(shù)據(jù)，并為進(jìn)行相位識(shí)別計(jì)算做相應(yīng)的準(zhǔn)備。(102) 對(duì)獲得的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行相位識(shí)別，并根據(jù)相位識(shí)別結(jié)果中相位零值與相位負(fù)值的差異，確定掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域。在通過重建得到的圖像中，未加熱區(qū)域的相位數(shù)據(jù)接近于零值，而加熱區(qū)域的相位數(shù)據(jù)為負(fù)值，二者可以很容易地區(qū)別開；基于此，將相位數(shù)據(jù)為負(fù)值的區(qū)域視為加熱區(qū)域，將相 位數(shù)據(jù)為零值的區(qū)域視為未加熱區(qū)域。(103) 在經(jīng)圖像重建獲得的顯示圖像中，根據(jù)預(yù)設(shè)的感興趣區(qū)域覆蓋并大于加熱區(qū)域的尺寸，在圖像中突出顯示感興趣區(qū)域。比如采用高亮度邊緣顯示的方法，如黃或綠等顏色的 線圈，在顯示圖像中將選定的感興趣區(qū)域標(biāo)識(shí)出來(lái)。預(yù)設(shè)的覆蓋加熱區(qū)域的尺寸，可以根據(jù) 具體情況進(jìn)行選擇，可能在某些腫瘤治療過程中，這個(gè)尺寸可以選擇較大，比如覆蓋加熱區(qū) 域的感興趣區(qū)域，其邊緣可以比加熱區(qū)域的邊緣寬幾厘米，而在某些腫瘤治療過程中，感興 趣區(qū)域的邊緣只能比加熱區(qū)域的邊緣寬幾毫米甚至微米。(104) 根據(jù)聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置，驗(yàn)證感興趣區(qū)域的標(biāo)定。首先，在圖像中確定 聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置；然后，判斷焦點(diǎn)位置是否落入在標(biāo)定出的感興趣區(qū)域內(nèi)，如果 落入，則驗(yàn)證通過，否則，驗(yàn)證不通過。聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置可以根據(jù)聚焦超聲傳感 器的焦點(diǎn)距離和形狀來(lái)確定。第二實(shí)施例在本實(shí)施例中，直接將掃描區(qū)域中相位數(shù)據(jù)為負(fù)值的區(qū)域確定加熱區(qū)域，除此之外，其 他步驟同第一實(shí)施例相同。整個(gè)自動(dòng)選擇感興趣區(qū)域的方法步驟如下(201) 在掃描過程中，獲得掃描區(qū)域的相位數(shù)據(jù)，并為進(jìn)行相位識(shí)別計(jì)算做相應(yīng)的準(zhǔn)備。(202) 對(duì)獲得的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行相位識(shí)別，并根據(jù)相位識(shí)別結(jié)果，將相位為負(fù)值的掃描區(qū)域確定為加熱區(qū)域。(203) 在經(jīng)圖像重建獲得的顯示圖像中，根據(jù)預(yù)設(shè)的感興趣區(qū)域覆蓋并大于加熱區(qū)域的 尺寸，在圖像中突出顯示感興趣區(qū)域。(204) 根據(jù)聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置，驗(yàn)證感興趣區(qū)域的標(biāo)定。采用本發(fā)明所述的方法，可以得到更精確的感興趣區(qū)域ROI的選擇結(jié)果。因?yàn)樵诖殴舱?過程中，對(duì)所有的加熱區(qū)域都先標(biāo)定為ROI，再通過判斷聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)是否位于標(biāo) 定的R0I內(nèi)，如果傳感器的焦點(diǎn)位于標(biāo)定的ROI內(nèi)，則說明該ROI內(nèi)包含有加熱區(qū)域，可以 確認(rèn)為是正確的ROI;如果標(biāo)定的ROI內(nèi)沒有傳感器的焦點(diǎn)，則說明該ROI是誤操作標(biāo)定的， 不是真正的ROI,并從標(biāo)定的ROI中去除。從此可以看出，加熱區(qū)域自動(dòng)的全部包含在感興 趣區(qū)域ROI中，同時(shí)消除了手動(dòng)選擇感興趣區(qū)域的不穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了感興趣區(qū)域ROI選 擇的效率和準(zhǔn)確度；為無(wú)參數(shù)選擇方法的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。雖然上文結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不局限于 上述的具體的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所做出的其他變化或者適應(yīng)性修改并 不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1. 一種對(duì)覆蓋加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域的自動(dòng)選擇方法，用于磁共振導(dǎo)引下高強(qiáng)度聚焦超聲系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在超聲加熱時(shí)進(jìn)行掃描，根據(jù)得到的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，包括如下步驟(1)在掃描過程中獲得掃描區(qū)域的相位數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)所述獲得的相位數(shù)據(jù)，確定所述掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域；(3)在經(jīng)所述圖像重建獲得的顯示圖像中，根據(jù)預(yù)設(shè)的所述感興趣區(qū)域覆蓋并大于加熱區(qū)域的尺寸，標(biāo)定出覆蓋所述加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括步驟(4) 根據(jù)所述系統(tǒng)的聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置，驗(yàn)證所述感興趣區(qū)域的標(biāo)定。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括(21) 對(duì)所述獲得的相位數(shù)據(jù)進(jìn)行相位識(shí)別；(22) 根據(jù)相位識(shí)別結(jié)果，確定所述掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(22)包括比較所述相位識(shí)別結(jié)果， 并根據(jù)比較結(jié)果的差異，確定所述掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)識(shí)別出的相位零值與相位負(fù)值的差異，將 相位負(fù)值的區(qū)域確定為加熱區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟(22)包括將識(shí)別出相位為負(fù)值的 區(qū)域確定為加熱區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述標(biāo)定步驟，包括在圖像中突出顯 示所述感興趣區(qū)域。
8. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)包括(41) 在圖像中確定所述聚焦超聲傳感器的焦點(diǎn)位置；(42) 判斷所述焦點(diǎn)位置是否落入所述標(biāo)定出的感興趣區(qū)域內(nèi)，如果落入，則驗(yàn)證通過， 否則，驗(yàn)證不通過。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)覆蓋加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域的自動(dòng)選擇方法，涉及高強(qiáng)度聚焦超聲技術(shù)。本發(fā)明方法基于磁共振中完成的相位識(shí)別和聚焦超聲傳感器焦點(diǎn)的位置，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)覆蓋加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域的選擇，包括步驟首先，在掃描過程中獲得掃描區(qū)域的相位數(shù)據(jù)；根據(jù)所述獲得的相位數(shù)據(jù)，確定所述掃描區(qū)域中的加熱區(qū)域；在經(jīng)所述圖像重建獲得的顯示圖像中，根據(jù)預(yù)設(shè)的所述感興趣區(qū)域覆蓋并大于加熱區(qū)域的尺寸，標(biāo)定出覆蓋所述加熱區(qū)域的感興趣區(qū)域。采用本發(fā)明所述的方法，加熱區(qū)域自動(dòng)的全部包含在感興趣區(qū)域中；消除了手動(dòng)選擇感興趣區(qū)域的不穩(wěn)定性；提高了感興趣區(qū)域選擇的效率和準(zhǔn)確度，為無(wú)參數(shù)選擇方法的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)A61N7/02GK101234234SQ20071006317
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者周曉東, 戴勇鳴 申請(qǐng)人:西門子(中國(guó))有限公司