本發(fā)明涉及醫(yī)療器械相關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
：，尤其，涉及一種基于磁共振((MagneticResonance,MR)測溫技術(shù)的預先評估MR下有源植入物周圍組織溫度的方法和采用該方法的磁共振成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：：磁共振成像技術(shù)(MagneticResonanceImaging,MRI)與其他成像技術(shù)(如X射線、CT等)相比，有著比較顯著的優(yōu)勢：磁共振成像更為清晰，對軟組織有很高的分辨力，而且對人體無電離輻射損傷。所以，磁共振成像技術(shù)被廣泛地應用于現(xiàn)代醫(yī)學的臨床診斷之中。據(jù)估計，如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術(shù)進行檢查。MRI工作時會有三個磁場發(fā)揮作用。一個高強度的均勻靜磁場B0,一個梯度場G以及用于激發(fā)核磁共振信號的射頻(RF)磁場。具體成像過程簡述如下：首先，在靜磁場B0的作用下，人體內(nèi)的氫原子核沿著靜磁場方向發(fā)生進動，根據(jù)Larmor定理，氫核進動頻率為ω＝γB，其中ω為進動頻率，γ為旋磁比，B為磁場強度；即進動的頻率與磁場強度成正比。為了激發(fā)特定層面內(nèi)的信號，在靜磁場方向上施加梯度場Gz，使得不同層的空間位置上具有不同的磁場強度；同時施加一定頻率一定帶寬的射頻場RF，RF信號的頻率和帶寬與選層空間內(nèi)的Larmor頻率相對應，因此只有選層方向上特定層內(nèi)的組織中的氫核才能被激發(fā)，產(chǎn)生信號。信號被激發(fā)后開始不斷衰減，通過射頻磁場和梯度磁場的組合，可以使激發(fā)的核磁信號出現(xiàn)局部峰值，稱為回波；通常在回波出現(xiàn)的時間前后進行信號采集。在被激發(fā)的層內(nèi)，為了區(qū)分不同位置的信號，使用相位編碼和頻率編碼梯度場對信號進行空間位置編碼。在信號讀出前，沿靜磁場方向疊加相位編碼梯度磁場(磁場梯度通常沿y軸)，持續(xù)一定時間后關(guān)閉，此時相位編碼方向上不同位置信號具有不同的相位。緊接著進行頻率編碼，類似地在頻率編碼方向上施加梯度磁場(頻率編碼梯度方向通常沿x軸)，使得頻率編碼方向上，不同位置的信號具有不同的頻率。經(jīng)過上述空間編碼過程，信號的相位和頻率就包含了信號的空間位置信息，而信號的強度反映了該位置上人體組織的解剖結(jié)構(gòu)或生理狀態(tài)。在頻率編碼的同時，開始信號采集：在N個等距時間步驟中讀取磁共振信號，將得到的數(shù)據(jù)存在k空間的一行。接著重復上述過程，只需要在相位編碼階段選取不同的梯度場Gy強度，將讀取的數(shù)據(jù)作為k空間的另一行存在相應的位置，直至k空間被填滿。這樣，總共得到一個具有N×N個數(shù)據(jù)點的數(shù)字矩陣，從中可以通過二維傅里葉變換在圖像空間內(nèi)構(gòu)造一幅圖像。如果患者體內(nèi)安裝有植入式醫(yī)療器械(ImplantableMedicalDevice,IMD)，例如：心臟起搏器、除顫器、迷走神經(jīng)刺激器、脊髓刺激器、腦深部電刺激器等的話，MRI工作時所需使用的三個磁場可能會給患者帶來很大的安全風險。其中最重要的一個隱患是植入式醫(yī)療器械在射頻場中的感應發(fā)熱，特別是對于那些帶有細長導電結(jié)構(gòu)，典型的如腦深部電刺激器延長導線和電極導線，心臟起搏器電極線。體內(nèi)裝有這些植入式醫(yī)療器械的患者在進行MRI掃描的時候，在細長導電結(jié)構(gòu)尖端與組織接觸的部位可能會出現(xiàn)嚴重的溫升，這樣的溫升可能會對患者造成嚴重的傷害。然而，大部分植入IMD的患者在器械壽命周期內(nèi)需要進行MRI檢查，而射頻磁場感應帶來的安全隱患導致這部分病人被拒絕進行檢查。射頻磁場下細長導電結(jié)構(gòu)的感應受熱的原因是細長導電結(jié)構(gòu)與射頻磁場之間的耦合。細長導電結(jié)構(gòu)與射頻磁場之間的耦合在細長導電結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生感應電流，感應電流主要通過導電結(jié)構(gòu)尖端與人體組織接觸的部分輸送到組織中，形成感生電場集中分布。人體組織電阻率較高，會產(chǎn)生較多的焦耳熱。射頻感生電場導致的組織發(fā)熱可以用生物傳熱公式刻畫，傳熱公式為：其中T為組織溫度，Q為射頻感應沉積的能量，S為新陳代謝產(chǎn)生的熱量，ρ為密度，C為比熱容，k為導熱率，ω為血液的灌注率，下標b表示血液的性質(zhì)，如Tb為局部血液溫度。射頻磁場感生的電場導致組織加熱，并以生物傳熱規(guī)律變化。植入式醫(yī)療器械的射頻發(fā)熱與多種因素有關(guān)，包括磁場大小和分布，人體組織的物理特性，醫(yī)療器械在人體中的埋植位置和走線方式，患者在磁共振掃描儀內(nèi)的位置和位姿等。目前尚無法準確預知患者每次掃描前醫(yī)療器械的射頻溫升情況。但當患者在磁共振掃描儀中的位置和姿態(tài)等確定后，其植入的醫(yī)療器械的射頻發(fā)熱程度與此時磁共振掃描儀施加的射頻能量相關(guān)。因此，本發(fā)明提出一種預測醫(yī)療器械射頻溫升的方法。該方法通過在正式掃描前施加測試序列并測量溫度，來標定患者在當前狀態(tài)下進行磁共振掃描的安全性。再通過與磁共振掃描的射頻能量進行關(guān)聯(lián)，即可判斷后續(xù)磁共振成像掃描的安全性。溫度測量可以通過集成在植入式醫(yī)療器械上的溫度傳感器如熱電偶、熱電阻等。也可以通過溫度敏感的磁共振成像方法實現(xiàn)。多種MR參數(shù)表現(xiàn)出了溫度敏感性，利用這些溫度敏感參數(shù)能夠得到組織的溫度變化。例如，質(zhì)子共振頻率會隨著溫度的變化而改變，利用梯度回波(GRE)序列得到的相位圖也會發(fā)生改變，相位變化與溫度變化滿足如下關(guān)系：其中，Δφ是前后兩幅相位圖的相位差，ΔT是前后兩次圖像采集時刻的溫度差，α是溫度相關(guān)的水分子化學鍵轉(zhuǎn)移系數(shù)，B0是靜磁場強度，γ是旋磁比，TE是回波時間。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提出一種實時標定并預測植入式醫(yī)療器械射頻溫升安全性的方法以及實現(xiàn)該方法的磁共振成像系統(tǒng)。該方法先通過磁共振成像系統(tǒng)施加一個測試序列，檢測在該測試序列前后植入式醫(yī)療器械周圍的溫度變化，并與該測試序列施加的射頻磁場能量進行關(guān)聯(lián)，進而結(jié)合溫升的時間和空間變化規(guī)律，即可根據(jù)后續(xù)掃描將要施加的射頻能量預測其在植入式醫(yī)療器械上引起的射頻溫升的安全性。在測試序列中，需要通過磁共振成像系統(tǒng)在掃描腔內(nèi)激發(fā)一個射頻磁場，該磁場分布與后續(xù)掃描所產(chǎn)生的射頻磁場分布相匹配。一般的，測試序列與后續(xù)掃描序列使用相同的射頻發(fā)射線圈，以保證激發(fā)磁場的一致性。通過對發(fā)射線圈施加射頻激勵信號來激發(fā)空間射頻磁場。該激勵信號通常為中心頻率為Larmor頻率ω0的調(diào)制脈沖，并具有一定的帶寬Δω，通常Δω遠小于ω0。帶寬是根據(jù)磁共振成像的需要進行調(diào)節(jié)，例如要激發(fā)的層厚，視野(FieldofView，F(xiàn)OV)大小等等。在測試序列中，使用的射頻信號應具有與后續(xù)掃描相似的頻率。一般的，其80％以上的能量應分布在ω0±20％ω0的頻帶以內(nèi)。如果頻率偏離過大，產(chǎn)生的磁場分布可能會有較大差別，從而導致預測不準。檢測植入式醫(yī)療器械周圍的溫度變化可以通過溫度敏感的磁共振成像方法實現(xiàn)。溫度敏感的磁共振成像參數(shù)有多種，由此產(chǎn)生的測溫方法也有多種。例如：在采用質(zhì)子共振頻率作為溫度敏感參數(shù)的測溫方法中，測溫序列的種類一般是梯度回波序列(GRE序列)或平面回波序列(EPI序列)。測溫序列還可以基于質(zhì)子密度(Protondensity)，即根據(jù)玻爾茲曼分布，質(zhì)子密度與絕對溫度成反比，因此可利用質(zhì)子密度加權(quán)的MRI圖像來計算被測物體溫度。測溫序列還可以基于水分子的T1弛豫時間，即生物組織中的自旋-晶格弛豫是由生物大分子和水分子之間的偶極相互作用導致的，該作用依賴于溫度，當溫度變化范圍較小時，T1弛豫時間與溫度T幾乎成線性關(guān)系，因此可以通過檢測T1進行測溫。測溫序列還可以基于擴散系數(shù)(DiffusionCoefficient)，即在MRI的強磁場環(huán)境下，水分子在組織中擴散會引起擴散梯度方向的信號散相，進而導致核磁信號衰減，衰減程度與擴散系數(shù)成正比，并受溫度影響，因此可用MRI成像獲取不同溫度條件下的擴散系數(shù)，進而求得溫度變化。本發(fā)明不限制溫度測量的方法。射頻發(fā)射線圈激發(fā)的射頻磁場強度B1與線圈的激勵電壓(或電流)大小成正比，其感生的電場E與B1成正比，而人體吸收的能量與E2成正比，通?？捎锰禺愋晕章?SAR)來表示。SAR表示每單位質(zhì)量吸收的射頻功率，單位為W/kg。因此，這些參數(shù)都能夠表征射頻磁場的能量。植入式醫(yī)療器械周圍的射頻溫升與這些參數(shù)密切相關(guān)。在式(1)中的Q即可用SAR代表。通過檢測射頻發(fā)射線圈的激勵信號大小或發(fā)射功率(與激勵信號的平方成正比)，或通過反饋傳感器探測，結(jié)合事先標定的模型，可以得到不同的掃描參數(shù)下射頻磁場能量相關(guān)的參數(shù)大小，如射頻磁場大小B1、射頻磁場的均方根B1+rms或SAR等。在進行測試序列時，可得到其對應的和射頻能量相關(guān)的參數(shù)大小，按照相同的方法，可以得到要掃描的后續(xù)序列同一射頻能量相關(guān)參數(shù)的大小。由于植入式醫(yī)療器械周圍的溫升與該射頻能量相關(guān)參數(shù)正相關(guān)，即可通過測量得到的測試序列溫升結(jié)果，并對比后續(xù)掃描序列與測試序列中該射頻能量相關(guān)參數(shù)的大小關(guān)系，判斷后續(xù)掃描序列是否安全。由于后續(xù)掃描序列的參數(shù)設置是由實際需求決定的，而對于植入了醫(yī)療器械的患者，為保證安全性需要降低參數(shù)，會導致圖像質(zhì)量變差而無法滿足實際臨床診斷等需求。而測試序列只是為了標定患者在當前狀態(tài)下的醫(yī)療器械射頻溫升安全性，無需考慮圖像質(zhì)量問題，因此可以靈活調(diào)節(jié)。在實際使用中，測試序列可以采用較短時間的、較小的射頻能量，以保證患者安全。并可以通過多次施加測試序列，逐漸增加射頻能量，從而在保證患者安全的基礎(chǔ)上，達到溫度測量靈敏度的要求，得到對患者當前狀態(tài)下植入式醫(yī)療器械周圍溫升的準確評估。植入式醫(yī)療器械周圍的溫升大小與射頻能量相關(guān)參數(shù)的關(guān)系，以及溫升隨時間和空間的分布變化規(guī)律，可以通過實驗經(jīng)驗的獲得，或者通過實驗結(jié)果擬合經(jīng)驗公式獲得，或者通過模型的分析獲得。式(1)是常用的生物傳熱模型，其中能量沉積Q是射頻磁場在植入式醫(yī)療器械周圍感生電場導致，即生物組織吸收射頻能量，這里可用SAR表示。這一模型刻畫了溫度的空間和時間變化。近似的，忽略新陳代謝以及組織不均勻性等影響，考慮血液溫度為基準，可以得到式(3)：該式(3)具有齊次特性，即某一空間點、某一時間點的溫升ΔT與SAR成正比。SAR進一步與感生電場E、感生電流密度J、磁場B1、B1+rms等參數(shù)的平方成正比。利用這一特征，結(jié)合傳熱的空間和時間分布規(guī)律，可以根據(jù)某一時刻、某一區(qū)域的溫升推算其他時刻、其他區(qū)域的溫升。具體地，本發(fā)明提供一種預先評估MR下有源植入物周圍組織溫度的方法，該方法適用于磁共振成像系統(tǒng)，該磁共振成像系統(tǒng)用于產(chǎn)生測溫序列、測試序列和待掃描序列，該方法包括：步驟S20，實施測試序列前，采用測溫序列進行M次測溫，M≥1；步驟S30，實施測試序列，過程中采用測溫序列進行N次測溫，N≥0；步驟S40，實施測試序列后，采用測溫序列進行P次測溫，P≥1；以及步驟S50，根據(jù)測試序列的射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)和待掃描序列的射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)計算安全指標，與閾值進行比較，若安全，則進行掃描，否則，拒絕掃描。本發(fā)明還提供一種磁共振成像系統(tǒng)，其包括：一MR掃描設備，該MR掃描設備用于產(chǎn)生測溫序列、測試序列和待掃描序列；一MR控制單元，該MR控制單元用于控制該MR掃描設備采用該測溫序列、測試序列和待掃描序列進行掃描；以及一數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元用于處理該測溫序列和測試序列的掃描結(jié)果，并采用上述方法預先評估MR下有源植入物周圍組織溫度。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例采用的腦深部電刺激器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例提供的磁共振成像系統(tǒng)的模塊示意圖。圖3為本發(fā)明實施例提供的磁共振成像系統(tǒng)通過磁共振成像方法測試溫度的方法示意圖。圖4為本發(fā)明實施例確定該有源植入物的偽影區(qū)域的方法流程圖。圖5為本發(fā)明實施例采用的的場漂校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實施例校正場漂引起的溫度變化時在場漂校正容器對應圖像的中心區(qū)域選取若干點的示意圖。主要元件符號說明腦深部電刺激器10外部程控儀11脈沖發(fā)生器12延長導線14刺激電極16電極觸點18磁共振成像系統(tǒng)20MR掃描設備22MR控制單元24數(shù)據(jù)處理單元26電極識別模塊261溫度計算模塊262組織熱擴散仿真模塊263界面溫度反求模塊264組織損傷評價模塊265場漂校正裝置30頭部32容器34細繩36偽影區(qū)域40偽影邊緣42組織信號44中心區(qū)域46如下具體實施例將結(jié)合上述附圖進一步說明本發(fā)明。具體實施方式本發(fā)明提供了一種預先評估MR下有源植入物周圍組織溫度并給出安全評估的方法和采用該方法的磁共振成像系統(tǒng)。其中該有源植入物可以為心臟起搏器、除顫器、腦深部電刺激器、脊髓刺激器、迷走神經(jīng)刺激器、腸胃刺激器或者其他類似的植入式醫(yī)療器械。本發(fā)明僅以腦深部電刺激器為例進行說明，結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。請參見圖1，所述腦深部電刺激器10包括：一外部程控儀11以及植入體內(nèi)的脈沖發(fā)生器12，延長導線14和刺激電極16組成。所述外部程控儀11控制該脈沖發(fā)生器12用于產(chǎn)生一定模式的電流脈沖，通過該延長導線14傳到刺激電極16的電極觸點18處，通過該電極觸點18刺激特定核團可以達到治療疾病的目的。但是，植入有所述腦深部電刺激器10的患者在進行MR掃描時，其細長的延長導線14和刺激電極16會像天線一樣吸收電磁波能量，在電極觸點18處發(fā)熱，存在安全隱患。為了保證這些患者掃描MR時的安全，可以利用本發(fā)明提供的方法和系統(tǒng)對這些患者的電極觸點18周圍的溫度實施監(jiān)控和安全評估。請參見圖2，本發(fā)明提供的磁共振成像系統(tǒng)20包括：一MR掃描設備22，一MR控制單元24，以及一數(shù)據(jù)處理單元26。所述MR掃描設備22主要包括產(chǎn)生靜磁場的線圈，產(chǎn)生梯度場的線圈，產(chǎn)生射頻場的線圈，適用于不同部位的射頻發(fā)射接收線圈，MR掃描床以及配套的自動化電氣設備。所述MR控制單元24包括MR設備控制軟件以及圖像重建處理軟件。MR設備控制軟件可以設置掃描參數(shù)，設置掃描序列。所述數(shù)據(jù)處理單元26裝有數(shù)據(jù)處理軟件，該MR控制單元24實時地將采集重建得到的測溫圖像實時傳到該數(shù)據(jù)處理單元26。該數(shù)據(jù)處理軟件包括電極識別模塊261、溫度計算模塊262、組織熱擴散仿真模塊263、界面溫度反求模塊264以及組織損傷評價模塊265。該數(shù)據(jù)處理單元26根據(jù)測試序列前后的測溫圖像計算得到感興趣區(qū)域的溫度分布，并給出計算的安全指標，根據(jù)程序設定的閾值判斷后續(xù)掃描的安全性，及時反饋給MR控制單元24。如果安全指標超過閾值，則所述MR掃描設備22拒絕對患者進行后續(xù)掃描，否則，進行掃描。如圖3所示，在測試序列前包含M次測溫單元，M≥1，在測試序列中可包含N次測溫，N≥0，在測試序列后包含P次測溫，P≥1。在測試序列前進行多次測溫，即M>1，可以使用M次測溫結(jié)果的平均值作為基準。通過測試序列中和測試序列后的測溫結(jié)果與測溫序列前的測溫結(jié)果對比，即可得到測試序列過程之中和之后的溫升變化情況。評估得到測試序列的射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)，例如SAR值為SAR1，待掃描序列的SAR值為SAR2，根據(jù)式(3)，可知在相同時刻相同位置其溫升是測試序列的SAR2/SAR1倍。通過分析安全指標判斷后續(xù)磁共振掃描的安全性。該安全指標可以是溫升值，或熱累積劑量值，或其他和組織損傷相關(guān)的參數(shù)。熱累積劑量常用43攝氏度的累積等效分鐘數(shù)表征(CEM43，CumulativeEquivalentMinutes@43℃)。下面提供一種推算待掃描序列不同時刻、不同位置溫升的方法。具體的，建立電磁場及傳熱數(shù)值模型，以有源植入物導電部分-組織界面處電流密度J作為參數(shù)可以得到不同加熱模式下的電場分布，進而可以得到傳熱擴散規(guī)律。本實施例中，以電流密度J0，例如1000A/m2，作為標準熱擴散模型，計算出位置在r＝(r1,r2,...rm)，對應于k個測溫時刻的溫度變化矩陣st_P為如下式(4)：可以理解，st_P(i,j)代表標準擴散模型中位置在rj對應第i次測溫時刻的溫度變化值。根據(jù)式(3)，可知ΔT＝a·J2，進而可得到式(5)：此處，ΔT1＝P,ΔT0＝st_P，可以在最小二乘意義下求得λ，即求式(6)的最小值，令上式求導等于零便可求得極值點的值的計算式(7)，將帶入到熱擴散仿真模型st_P(i,j)便得到了實驗對應的熱擴散模型，從模型中可以提取出溫升最高點的溫度變化曲線。所述溫升最高點的溫度變化曲線即組織界面溫度變化曲線。以下介紹采用本發(fā)明提供的磁共振成像系統(tǒng)20對具有有源植入物的患者在MR掃描時金屬植入物周圍組織的溫度進行預先評估的方法。在一個實施例中，該方法包括以下步驟：步驟S10，采用定位序列進行定位掃描，確定植入物位置以及包含感興趣區(qū)域的測溫選層；步驟S20，實施測試序列前，進行M次測溫，M≥1；步驟S30，實施測試序列，計算射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)Seq_1(R1,t1)，過程中進行N次測溫，N≥0；步驟S40，實施測試序列后，進行P次測溫，P≥1；步驟S50，計算待掃描序列的射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)Seq_x(Rx,tx)，計算安全指標，與閾值進行比較，若安全，則進行掃描，否則，拒絕掃描。所述步驟S10中，定位序列一般為每次核磁掃描確定患者位置的序列，例如Survey序列。優(yōu)選的，可以進一步采用射頻能量低，掃描時間相對較短，可確保患者安全的序列再進行掃描，以提高成像分辨率，準確定位植入物以及感興趣區(qū)域。該序列的SAR值應不超過0.4W/kg，一次掃描時長應不超過10min。通常可選用合適的梯度回波序列，例如采用T1W_3D_TFE序列，參考掃描參數(shù)設置如下：3D采集方式，重復時間TR＝6～12ms，回波時間TE＝2～6ms，翻轉(zhuǎn)角FA＝6～12°，層厚ST＝1～3mm，層間距SS＝0～3mm，體素(0.4～2)mm×(0.4～2)mm，視野FOV＝180～350mm，掃描時長2～8min。可以理解，如果植入物位置以及包含感興趣區(qū)域的測溫選層預先已知，該步驟可以省略。所述步驟S20、S30、S40中的測溫可以采用以溫度敏感參數(shù)為測量對象的核磁測溫法。以采用基于質(zhì)子共振頻率漂移的測溫方法為例，在步驟S20中，對步驟S10確定的測溫選層進行M次測溫序列掃描，得到磁共振信號矩陣S1～SM，通過傅里葉變換得到復數(shù)圖，進而求得參考相位圖對于M>1的情況，可以采用M次測量數(shù)據(jù)的平均值作為參考相位對于S30和S40的每一次測溫，都可以得到相位圖然后根據(jù)式(8)求得溫升分布ΔTmap。其中α是生物組織溫度相關(guān)的水分子化學鍵轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于人體組織約為0.01ppm/℃，B0是磁共振設備的靜磁場強度，γ是旋磁比，對于人體水分子中的氫質(zhì)子為42.58MHz/T，TE是回波時間。掃描序列可選用梯度回波GRE序列或平面回波EPI序列，參考掃描參數(shù)設置如表1所示。表1序列主要參數(shù)舉例GRE序列EPI序列TR(ms)100～300100～300TE(ms)10～5010～50加速因子-2～20翻轉(zhuǎn)角FA(°)10～4010～40視野FOV(mm)(150～300)×(150～300)(150～300)×(150～300)采集矩陣(64～512)×(64～512)(64～512)×(64～512)體素(mm)(0.5～3)×(0.5～3)(0.5～3)×(0.5～3)層厚(mm)1～51～5由于實際MRI圖像中，相位的取值范圍通常是[-π，π]，在邊緣相位會發(fā)生跳變，產(chǎn)生所謂相位卷繞。因此上述直接相減求相位差的方法可能出現(xiàn)較大誤差。為避免相位卷繞，相位差可以如下式(9)計算其中是兩次掃描相位信號的復指數(shù)形式，Im()，Re()分別表示求取復數(shù)的虛部和實部。將上述計算式展開，得到下式(10)步驟30和步驟50中射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)R1和Rx可以是局部或全身平均SAR值，或射頻磁場B1的幅度，或射頻磁場的均方根值B1+rms，或射頻發(fā)射線圈的驅(qū)動電壓或電流，或射頻發(fā)射功率等。根據(jù)式(3)以及前述分析可知，植入物周圍的射頻溫升與射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)有對應關(guān)系，可以通過測試序列的測溫結(jié)果以及R1和Rx的大小關(guān)系計算后續(xù)待掃描序列的溫升以及安全指標。在一般情況下，R1和Rx的相對大小關(guān)系只與測試序列和待掃描序列的序列設計參數(shù)有關(guān)，因此其計算可以在確定測試序列和待掃描序列后的任何時間進行。R1和Rx也可以通過檢測射頻發(fā)射線圈的驅(qū)動參數(shù)實時的獲得，如電壓、電流或發(fā)射功率。R1和Rx也可以通過設置電場或磁場傳感器實時測量獲得。步驟50中的安全指標是感興趣區(qū)域或植入物周圍某區(qū)域的溫升最大值，或熱累積劑量值，或其他和組織損傷相關(guān)的參數(shù)。優(yōu)選的，安全指標是植入物表面溫升最嚴重區(qū)域的溫升最大值，或熱累積劑量值，或其他和組織損傷相關(guān)的參數(shù)。熱累積劑量常用43攝氏度的累積等效分鐘數(shù)表征(CEM43，CumulativeEquivalentMinutes@43℃)。掃描的安全性由與組織熱損傷相關(guān)的安全指標K判斷，K與掃描的射頻能量大小以及持續(xù)時間有關(guān)，即：K＝f(R,t)(11)其中R為射頻能量相關(guān)參數(shù)，t為掃描持續(xù)時間，關(guān)聯(lián)關(guān)系f與多種因素有關(guān)，包括射頻頻率，射頻發(fā)射線圈結(jié)構(gòu)，植入物的幾何形狀、結(jié)構(gòu)、材料的物理性質(zhì)以及植入的位置、位姿以及分布路徑，患者相對線圈的位置和位姿，植入部位的組織特性、血流情況，以及掃描的初始狀態(tài)等。f的具體形式難以事先精確地給出，但在掃描條件固定后，即當患者在磁共振機器內(nèi)準備好掃描的時候，f即得到確定。由于待掃描序列Seq_x(Rx,tx)的安全性未知，可以通過施加測試序列Seq_n(Rn,tn)，并進行測溫，得到安全指標Kn，進而判斷待掃描序列Seq_x(Rx,tx)的安全性。通過合理設計測試序列的施加方式，可以極大程度的確?；颊叩陌踩??？梢岳斫?，上述實施例中，由于測試序列的射頻能量關(guān)聯(lián)參數(shù)Seq_i(R1,t1)為預先確定的，而為了安全，測試序列需要選擇射頻能量較小或時間較短的序列，以在安全性尚不確定的情況下確?；颊甙踩?。因此，如果植入物周圍射頻溫升較小，例如小于溫升測量的精度，則由于無法測量到植入物周圍的有效射頻溫升，通過一次測試可能無法檢測出有效溫升。為此，本發(fā)明另一實施例進一步提供一種多次實施測試序列評估植入物射頻溫升的方法，在一個實施例中，該方法包括如下步驟：步驟S10，采用定位序列進行定位掃描，確定植入物位置以及包含感興趣區(qū)域的測溫選層；步驟S20，實施測試序列前，進行M次測溫，M≥1；步驟S30A，實施測試序列Seq_i(Ri,ti)，其射頻能量相關(guān)參數(shù)Ri，持續(xù)時間為ti，并進行N次測溫，N≥0；步驟S40，實施測試序列后，進行P次測溫，P≥1；步驟S50A，判斷是否檢測到有效溫升，如果是，根據(jù)檢測到的溫升判斷待掃描序列是否安全，并根據(jù)判斷結(jié)果決定是否掃描；如果否，則以測溫精度作為溫升，判斷待掃描序列是否安全，若是，則進行掃描，否則，進入步驟S60；以及步驟S60，重新設置測試序列Seq_i+1(Ri+1,ti+1)，其射頻能量相關(guān)參數(shù)Ri+1，持續(xù)時間為ti+1，重復步驟S20至S50A，直至能夠判斷待掃描序列安全性為止。上述步驟中，測溫選層應盡量接近發(fā)熱嚴重的植入物表面，如腦深部電刺激電極觸點表面。由于植入物與生物組織的物理性質(zhì)不同，特別是金屬部分的磁化系數(shù)不同，會在磁共振環(huán)境下被靜磁場磁化導致周圍的磁場畸變，從而造成植入物周圍圖像信號失真，表現(xiàn)為圖像偽影。通常這部分區(qū)域的信號難以提取有用信息。因此，選取評估區(qū)域通常要確定該有源植入物的偽影區(qū)域。一般的，有源植入物與磁共振的射頻磁場相互作用而產(chǎn)生的感生電場在細長導體結(jié)構(gòu)的尖端表面處最強，從而產(chǎn)生的溫升最高，并隨著向周圍熱傳導而逐漸降低。例如腦深部電刺激電極觸點處，更易產(chǎn)生溫升。因此評估安全性需要確定植入物偽影周圍的評估區(qū)域，盡可能靠近植入物表面溫升最高處，并能從測溫序列的數(shù)據(jù)中提取溫度信息。優(yōu)選的，評估區(qū)域選取從偽影邊緣向外某一距離的區(qū)域。優(yōu)選的，這一距離為1～6mm。偽影邊緣42可以通過閾值方法檢測，偽影內(nèi)部信號強度為I0，周圍區(qū)域信號強度為I1，設定I0和I1之間的某個值I2為閾值，高于這一閾值即認為是偽影以外評估區(qū)域。優(yōu)選的，(I2-I0)/(I1-I0)為0.3～0.5。還可以利用邊緣檢測算法確定出偽影邊緣42，確定過程如圖4所示，優(yōu)選的，可以利用canny算法，sober算法，Roberts算法確定偽影邊緣42。選取偽影邊緣42以外的區(qū)域作為評估區(qū)域。進一步優(yōu)選的，所述偽影邊緣42屬于金屬偽影區(qū)域40到組織信號44的過渡區(qū)，用分類算法確定偽影邊緣42像素點所屬類型，如果屬于組織信號44，則包含到評估區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選地，可以利用貝葉斯分類算法對偽影邊緣42進行分類，確定偽影邊緣42所覆蓋的像素點所屬類別，組織信號44或者偽影區(qū)域40，這樣，就從圖像上把偽影區(qū)域40確定出來了。在步驟S50A中，判斷是否檢測到有效溫升的方法為根據(jù)測溫序列的掃描結(jié)果確定該有源植入物的偽影區(qū)域周圍的溫度分布，并判斷偽影區(qū)域邊緣的溫度變化edge_T是否大于一閾值T0，如果是，認為有效檢出溫升。具體包括以下步驟：步驟S501A，確定該有源植入物的偽影區(qū)域；步驟S502A，確定偽影區(qū)域周圍的溫度分布；以及步驟S503A，判斷偽影區(qū)域邊緣的溫度變化edge_T是否大于一閾值T0。若未檢出有效溫升，或溫升置信度低，則重新設置測試序列Seq_i+1(Ri+1,ti+1)。通過提高R或延長t，得到更高的溫升，從而在滿足安全性的前提下有效檢出溫升，進而能夠準確判斷待掃描序列的安全行。設置方法可以有多種，例如固定t，即ti+1＝ti，令Ri+1＝a*Ri，a為比例系數(shù)，優(yōu)選1.1～2之間；另一種設置方法固定R，即Ri+1＝Ri，令ti+1＝b*ti，b為比例系數(shù)，優(yōu)選1.1～2之間；另一種設置方法同時調(diào)整R、t，令Ri+1＝a*Ri，ti+1＝b*ti，比例系數(shù)a優(yōu)選0.8～3，b優(yōu)選0.5～2，其中R提高時，即a>1，則t可以適當縮短，即b<1，以確保安全性，同樣的，時間t延長時，即b>1，則R可以適當降低，即a<1。所述步驟S10中，優(yōu)選的，患者在進行MR掃描前，先將一場漂校正裝置安裝在掃描部位周圍的合適區(qū)域，如頭部四周。該場漂校正裝置用于在掃描部位周圍提供磁共振信號的基準參考，在分析溫升時去除磁場漂移帶來的影響。如圖5所示。該場漂校正裝置30包括：一組容器34。所述一組容器34采用非磁性材料制備。所述非磁性材料可以為尼龍，聚丙烯，有機玻璃等。所述一組容器34內(nèi)裝有均勻介質(zhì)，例如生理鹽水、瓊脂凝膠、羥乙基纖維素(HydroxyEthylCellulose)凝膠等。一般的，所述均勻介質(zhì)中還配有調(diào)節(jié)介質(zhì)弛豫時間的物質(zhì)，如CuSO4或其他過渡金屬鹽，便于磁共振顯像。所述容器34內(nèi)的介質(zhì)應保持與MR設備所在環(huán)境相同的溫度。本實施例中，所述容器34為四個非磁性材料構(gòu)成的塑料試管，每個試管內(nèi)裝有瓊脂。在安裝時，可以用兩根有彈性的柔軟細繩36將四個試管較均勻箍在頭部32四周，使四個試管的取向基本平行于刺激電極16取向，并保證電極觸點18所在的測溫選層包含四個試管內(nèi)物質(zhì)。可選擇地，試管的固定方式也可以通過用可以伸縮大小的硬質(zhì)架子固定。MRI掃描儀產(chǎn)生的靜磁場可能會出現(xiàn)漂移，導致相位變化，從而引起上述步驟中求得的溫度分布不準確。因此，優(yōu)選的，需要校正場漂引起的溫度變化。靜磁場漂移在空間中存在分布，這一分布可以用多項式近似擬合。一般的校正需要選取至少3個位置做1階平面校正。特別的，對于測量區(qū)域相對于靜磁場分布較小，1階項影響不大的情形，可以直接通過減去均值c的方式做0階校正，此時至少選取1個點。如圖6所示，在溫度分布圖中，每個場漂校正容器34對應圖像的中心區(qū)域46選取若干點。另一種校正場漂的方法不依賴場飄校正容器。從組織信號MRI圖像上(MRI圖像包括幅度圖、相位圖和溫度分布圖)選取至少一個參考區(qū)域，參考區(qū)域應該至少包含一個像素。本發(fā)明不限制參考區(qū)域的形狀、大小和選擇方法。容易理解，此處場飄校正方法中采用的參考區(qū)域也可包含飄校正容器對應的圖像區(qū)域。優(yōu)選地，所選參考區(qū)域內(nèi)組織在掃描過程中應該沒被加熱或是冷卻的，而且參考區(qū)域內(nèi)信號應該比較均勻(組織信號包括幅度信號、相位信號和溫度信號)，保證參考區(qū)域具有代表性。對于1階校正，選取≥3個點，將每個點的位置信息與溫度變化信息存儲在矩陣A(i,j,ΔT)中，用線性插值的方法求出場漂引起的偽溫度變化分布圖。計算過程，可以通過求解問題：其中，[ij1]n×3的第一列為A(:,1)，第二列為A(:,2)，第三列全是1。求解得到最小二乘意義下的擬合平面z(i,j)＝a·i+b·j+c，將原始溫度變化分布圖減去z，便得到了校正后的實際溫度分布ΔTcorrection，即式(13)，ΔTcorrection(i,j)＝ΔTmap(i,j)-z(i,j)(13)。對于0階校正，在所有的參考區(qū)域內(nèi)選取若干點，將每個點的溫度變化信息儲存在向量B(i)中，計算所選取的點的溫度變化信息的平均值，求出場飄造成的偽溫度變化z，計算過程如下式(14)：其中n是所有參考區(qū)域中所選取的點的個數(shù)，即量B(i)中元素個數(shù)。將原始溫度變化分布圖中減去z，便得到了校正后的溫度分布式(15)：ΔTcorrection(i,j)＝ΔTmap(i,j)-z(15)進一步，所述步驟S50A中，根據(jù)MR掃描時的溫度變化曲線T'(t)進行安全評估的方法包括：將有源植入物表面的熱累積量和/或最高溫升與一安全閾值進行比較。具體地，將有源植入物表面的熱累積量CEM43與事先設定的閾值threshold_CEM43比較，同時比較有源植入物表面的最高溫升ΔTmax與事先設定的最高溫升閾值threshold_ΔTmax，兩者之中任何一個超過閾值，所述數(shù)據(jù)處理單元26及時向所述MR控制單元24發(fā)出危險預警，該MR掃描設備22自動拒絕對患者進行掃描。如果兩者都沒有超過閾值，則該MR掃描設備22可以對患者實施MR掃描。可以理解，熱損傷不僅取決于溫度的高低，更重要的取決于溫度持續(xù)時間，即所謂的熱累積量。比較常用的熱累積量模型為CEM43，其計算公式為，其中，當T(t)>43℃時，R＝0.5；當T(t)<43℃時，R＝0.25。以上已經(jīng)給出了本發(fā)明的多個實施方式，可以理解的是，在不偏離本公開內(nèi)容精神以及范圍的情況下，可以做出各種變化、替換、以及改變，這些實施方式也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3 當前第1頁1 2 3