[發明專利]使用磁共振成像的插值三維熱劑量估計

有效

• 申請號: 201380015210.1
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104220892B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: M·O·科勒
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01R33/48
• 分類號: G01R33/48
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 王英,劉炳勝

技術領域

本發明涉及磁共振成像，尤其涉及使用磁共振成像用于對三維熱劑量的估計。

背景技術

熱劑量為對熱組織損傷的度量，其基于阿侖尼烏斯方程，并且最初由Sapareto和Dewey于1984年引入，并由下式給出：

其中

并且T為溫度。單位典型地以在43攝氏度的等效分鐘提供。一度的增加(當在43度以上時)會使熱劑量加倍。該度量是目前用于在熱療中估計已在何時獲得充分的熱損傷的最主要使用的度量。針對肌肉組織的熱壞死和子宮平滑肌瘤，常規使用的限值是在43度是240等效分鐘，但是已發現該限值為組織依賴性的，因為一些組織比其他組織對溫度的增加更為敏感。也存在用于估計熱損傷的其他度量，例如還有最高溫度(其針對快速加熱非常類似于所述熱劑量)和如上的阿倫尼烏斯方程。所述熱劑量典型地應用于高強度聚焦超聲(HIFU)處置中，而例如激光消融通常采用其原始形式的阿倫尼烏斯方程，以評估熱損傷。

無論是哪種度量，它們的共同點在于，它們僅使用所測量的溫度。所述溫度可以是由熱電偶、光纖、MR測溫、US測溫、熱聲感測，或任意這樣的工具測量的。測量所述溫度的這些工具的共同點在于，它們僅測量在某些點處(熱傳感器)，或某位面中(測溫成像、熱聲感測)的溫度。所述測量也可以為3D的，例如用于3D MR成像，但如果這樣，則分辨率典型地低且各向異性，以允許實時采集。

例如，磁共振測溫可以被用于確定體積的絕對溫度或溫度改變，取決于所用的技術。為了確定所述絕對溫度，可以用譜學成像技術來測量幾個磁共振峰。測量溫度改變的方法典型地更快，并且已被用于取得溫度測量結果，用于引導熱處置。例如，基于質子共振頻移的MR測溫可以被用于在消融程序期間，提供組織內側的水中的溫度圖，用于對所述加熱過程的實時反饋控制。

在高強度聚焦超聲(HIFU)治療中，使用例如磁共振成像(MRI)的可靠的實時溫度監測是必須的，以確保對目標的充分熱壞死，同時避免對周圍健康組織的加熱和損傷。為了達到足夠的時間和空間分辨率，要求快速成像，優選地具有高空間分辨率，同時維持足夠的SNR，用于對可靠的溫度測量結果的重建。

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’提及通過熱劑量的方式對體積超聲處理(通過高強度聚焦超聲(HIFU)的方式)的作用的量化。該文章示出(圖2)熱劑量圖，其對應于針對其生成熱劑量圖的切片。

發明內容

本發明在獨立權利要求中提供一種醫學裝置、一種計算機程序產品以及方法。在從屬權利要求中給出了實施例。

可能出現的困難在于，由于對采集時間的限制，(尤其通過磁共振成像)采集到的熱數據或圖像可能是從受限的體積采集的，或者具有有限的空間分辨率。在熱處置期間，僅從對象的受限體積采集熱磁共振數據，這并不少見。本發明的實施例可以提供一種提供對在采集所述熱數據以外的區域中的熱劑量的估計的單元。又其他的實施例可以提供一種以比采集所述熱數據更高的分辨率來估計所述劑量的單元。

如上文提及的，所述熱劑量是用于估計在熱療中對目標組織造成的熱損傷的度量。所述熱劑量僅利用溫度歷史，并且是只要可獲得溫度信息就可以確定的無創度量。其通常被用作諸如高強度聚焦超聲(HIFU)的熱療中的治療終點，并且可以被用于提供對哪些區未得到完全處置的反饋。針對磁共振(MR)引導的HIFU，在成像的MR切片中獲得所述溫度信息，并使用用于將MR性質改變轉化成溫度改變的標準方法之一，獲得溫度圖像。出于該原因，可以在被用于MR成像的所述切片中，估計所述熱劑量。這在重新定位所述圖像用于額外的超聲處理時，可能有問題，因為然后不可能有對累積熱劑量的度量。為了避免這一點，可以利用所意圖加熱的對稱性和溫度分布的自然平滑性，熱擴散使任意空間局部性的溫度峰平滑，并且插值到3D空間中，其中，可以增加從所有超聲處理積累的熱劑量。通過這么做，可以獲得對整個處置的累積熱劑量的3D估計，可以使用常規的多平面重建(MPR)方法將所述3D估計可視化在任意平面中。盡管所述插值有幾個假設并且可能是不完美的，然而該方法可以輔助確定所述處置是否完全，并因此提供更為準確的終點。