用于水脂组织的温度图像获取方法、装置和存储介质与流程

本发明涉及磁共振测温的，尤其是涉及用于水脂组织的温度图像获取方法、装置和存储介质。

背景技术：

1、磁共振引导的聚焦超声可以对病灶进行精准的定位，同时磁共振的实时测温也是治疗病灶的过程中非常重要的一环，通过测得的温度可以及时把控消融的时间，保证了消融过程的安全、可控。

2、传统的磁共振测温方法是基于质子共振频率(proton resonance frequency，prf)偏移的原理，利用组织中水分子的质子共振频率随温度线性变化的特性，通过频率偏移带来的相位差来计算温度变化。然而，脂肪的质子共振频率几乎不随温度变化，导致传统的质子共振频率算法在含脂肪组织中失效，温度测量不再准确。

3、为了减少prf方法的误差，现有的技术中采用以下方法进行改进：

4、1)使用脂肪抑制序列压制脂肪信号，只获得水信号，从而利用prf方法测温。该类方法可以实现较高的时间分辨率，但一般图像信噪比低，并且由于生物组织脂肪信号的多峰问题，脂肪信号的抑制可能不完全，造成测温误差。

5、2)利用组织t1/t2随温度的变化关系进行测温。由于生物组织温度随t1的变化系数具有组织特异性，该类方法通常需要区分不同的组织区域，过程较为复杂，成像速度较慢。组织升温后，t2随温度的变化呈现复杂的非线性关系，导致测温时温度的映射十分复杂。

6、3)利用水脂分离算法分离得到水的信号，针对水信号使用prf方法进行测温。

7、基于水脂分离的方法是其中较为常见的一种测温方法，该方法可以考虑到脂肪的多峰特性，并且经历长久发展，延伸出了包括ideal方法在内的一系列基于化学位移的水脂分离方法，解决了磁场不均匀对水脂分离的影响，但是ideal及部分基于ideal改进的水脂分离方法容易出现迭代收敛到局部极小值的情况，从而造成局部估计错误甚至全局失真，鲁棒性不高，且成像时间依赖算法的复杂度。现有技术还提出一种基于几何法的水脂分离测温方法，使用最小二乘法对某像素点上一系列时间帧的磁共振信号在复空间的坐标进行圆拟合，得到圆心a的坐标，即可计算脂肪信号的幅值和相位，而后将总信号减去脂肪信号，即可分离得到水信号。但这种方法本质上是一个后验估计，不能满足测温实时性的需求。此外，该方法仍然受到磁场不均匀的影响，磁场不均匀带来的噪声可能导致信号点无法聚集在一个圆环附近，而是无规律的分布，导致无法进行测温或准确性下降。

8、综上所述，目前的磁共振测温方法中，压制脂肪信号法得到的图像的信噪比较低，测温误差大，组织温度变化关系法需要无法适用于多种组织，过程复杂，而基于几何法的水脂分离算法受到磁场不均匀的影响且属于后验估计法，测温准确性和实时性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了保证磁共振测温的准确性和实时性而提供的用于水脂组织的温度图像获取方法、装置和存储介质，采用基于化学位移的水脂分离方法，能消除磁场不均匀带来的影响，且考虑到了脂肪多峰和t2*衰减，准确性高；同时在非实时参数测定阶段获得脂肪信号之后，在实时温度测量阶段通过将获得的磁共振信号减去脂肪信号，实时获得水的信号，无需再次进行复杂且耗时长的水脂分离，大大缩短了测温时间。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的一方面，提出一种用于水脂组织的温度图像获取方法，方法包括：

4、在非实时参数测定阶段获取各像素的脂肪信号；

5、基于所述各像素的脂肪信号进行实时温度测量，获取实际测量信号对应的水信号；

6、根据所述水信号，获取磁共振温度图像。

7、进一步地，所述在非实时参数测定阶段获取各像素的脂肪信号的方法包括：

8、获取磁共振图像；

9、基于水脂分离方法计算所述磁共振图像中各像素点对应的脂肪信号。

10、进一步地，所述进行实时温度测量的方法的包括：采用快速扰相梯度回波序列进行实时的温度扫描测量；和/或

11、所述获取实际测量信号对应的水信号的方法，包括：将实时温度测量扫描得到的若干帧磁共振图像的像素点对应的测量信号减去所述在非实时参数测定阶段预先获取的对应像素点的脂肪信号，得到所述实际测量信号对应的水信号。

12、进一步地，所述根据所述水信号获取磁共振温度图像的方法，包括：

13、根据若干帧磁共振图像的所述实际测量信号对应的水信号获取对应磁共振图像的温度变化；

14、根据若干帧磁共振图像的所述温度变化获取对应磁共振图像对应的温度图像。

15、进一步地，所述基于若干帧磁共振图像的所述水信号获取对应磁共振图像的温度变化的方法采用质子共振频率方法。

16、进一步地，所述获取磁共振图像的方法包括：

17、获取磁共振导出图像；或

18、获取原始磁共振信号，采用反傅里叶变换对所述原始磁共振信号进行重建，得到重建后的磁共振图像。

19、进一步地，所述水脂分离方法包括：基于化学位移的水脂分离方法，所述基于化学位移的水脂分离方法包括：全局优化的水脂分离方法，以及不对称回波分解与最小二乘估计的水脂分离方法。

20、进一步地，基于所述全局优化的水脂分离方法，计算所述磁共振图像中各像素点对应的脂肪信号的方法包括：

21、对所述磁共振图像中像素点的信号定义代价函数，对所述代价函数降维；

22、对待求解的当前磁场不均匀图进行空间约束，并进行离散化处理，得到离散化的当前磁场不均匀图；

23、将所述离散化的当前磁场不均匀图转化为最小割问题并进行迭代求解，得到所述磁共振图像中各像素点对应的脂肪信号。

24、本发明的另一方面，提出一种用于上述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法的用于水脂组织的温度图像获取装置，装置包括非实时参数测定模块、实时温度测量模块和磁共振温度图像获取模块，其中，

25、非实时参数测定模块用于在非实时参数测定阶段获取各像素的脂肪信号；

26、实时温度测量模块用于基于所述各像素的脂肪信号进行实时温度测量，获取实际测量信号对应的水信号；

27、磁共振温度图像获取模块用于根据所述水信号，获取磁共振温度图像。

28、本发明的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现如上述的方法。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、本发明在不更改序列的前提下，首先使用多回波梯度回波序列进行非实时参数测定，预先获得各像素的脂肪信号，之后将实时温度测量阶段得到的每帧图像实际信号减去预先获得的脂肪信号，获得水信号。通过预先分离获得脂肪信号，在测温扫描阶段，无需再次进行复杂且耗时长的水脂分离，大大缩短了测温时间。使用多回波梯度回波序列和基于化学位移的水脂分离方法结合，进行先行的预扫描后，在实际测温时可以实时获得水的信号，同时保证了测温的准确性。

技术特征：

1.一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，所述在非实时参数测定阶段获取各像素的脂肪信号的方法包括：

3.根据权利要求1所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，所述进行实时温度测量的方法的包括：采用快速扰相梯度回波序列进行实时的温度扫描测量；和/或

4.根据权利要求1所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，所述根据所述水信号获取磁共振温度图像的方法，包括：

5.根据权利要求4所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，所述基于若干帧磁共振图像的所述水信号获取对应磁共振图像的温度变化的方法采用质子共振频率方法。

6.根据权利要求2所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，所述获取磁共振图像的方法包括：

7.根据权利要求2所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，所述水脂分离方法包括：基于化学位移的水脂分离方法，所述基于化学位移的水脂分离方法包括：全局优化的水脂分离方法，以及不对称回波分解与最小二乘估计的水脂分离方法。

8.根据权利要求7所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法，其特征在于，基于所述全局优化的水脂分离方法，计算所述磁共振图像中各像素点对应的脂肪信号的方法包括：

9.一种用于权利要求1～8任一项所述的一种用于水脂组织的温度图像获取方法的用于水脂组织的温度图像获取，其特征在于，装置包括非实时参数测定模块、实时温度测量模块和磁共振温度图像获取模块，其中，

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。

技术总结本发明涉及用于水脂组织的温度图像获取方法、装置和存储介质，方法包括：在非实时参数测定阶段获取各像素的脂肪信号；基于所述各像素的脂肪信号进行实时温度测量，获取实际测量信号对应的水信号；根据所述水信号，获取磁共振温度图像。与现有技术相比，本发明具有保证磁共振测温的准确性和实时性等优点。技术研发人员：马骁,沈国峰,王悍,宗慎言,吴昊,崔磊,吴楠,屈雄飞,林超凡受保护的技术使用者：上海沈德无创时代医疗科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29