基于模型的磁共振温度成像

发布时间：2020-07-10 05:53

【摘要】： 定量磁共振测温技术已成为肿瘤热疗过程中无创地实时监控目标组织温度一种有效手段。磁共振温度成像可基于多种温度敏感的磁共振参数,如自旋-晶格驰豫时间T1、扩散系数D和水质子自旋频率(PRF)。其中PRF方法由于其良好的温度灵敏度、线性和组织无关性而被广泛采用。但是,传统的PRF相位相减法易受脂肪质子、运动和磁场漂移等因素的干扰,而磁共振波谱成像法较低的时空分辨率限制其应用于临床的实时监控。本文提出以脂肪质子为内在参考物的基于多回波GRE序列的温度模型来解决上述两种PRF方法的现存问题;利用扩展Prony算法和最大似然LM算法对该温度模型进行拟合来估计含有温度信息的油水间化学位移;以Cramer-Rao下限为工具,通过对温度模型的噪声分析来评估两种算法的有效性和组织参数、序列成像参数对温度估计精度的影响;通过仿体实验来评价新方法的测温有效性和稳定性。实验结果显示与热电偶测温相比,新方法的最大温度误差和标准差分别为0.614oC和0.06oC,验证了基于模型的温度成像新方法的可行性以及相比于传统相位相减法的优越性。本文的工作为进一步的临床应用作了前期的技术准备。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R445.2;O482.531
【图文】：

示意图,原理,示意图,局部磁场

其中0B 为主磁场场强， γ 为旋磁比。由此可知，对于特定的原子核的只依赖于主磁场的强度。因此，若分子中同一种核或者不同分子中的感受同样的磁场0B ，那么就只有一个共振频率0ω ，对应一条谱线。情况并非如此，而是具有一定的宽度。也就是质子的共振频率与其化关，有微小的移动，这就是所谓的“化学位移”。化学位移的起源可由：包围原子核的电子以及邻近原子核的电子也绕外部磁场进动，结果局部磁场，叠加到0B 上，改变了原来的共振频率，从而引起了化学位Hindman等人在研究水分子的形成和作用力时，发现温度变化会改变[28]。其原理如图2-1所示，对于某一温度，水质子感受到的局部磁场 B下式表示：0( ) [1 ( )]nucB T = +σTB（2-其中0σ ( )= σ +σTT （单位：ppm），0σ 表示除温度变化以外其他情况部磁场的变化，σT表示仅仅由温度引起的局部磁场的变化。

相位偏差,回波,序列

GRE序列在回波采集中心处积累的相位偏差

温度变化

图 2.3 ΔΦ 完全由温度变化引起的变化可由下式计算（图 2-3）；0refT T TγαB TEΔΦΔ = =可知，重建温度分布图必须获得图像的相位的卷绕问题。磁场的不均匀性等会造成于求相位的函数 arctan 的周期性，超过 2π纹。如果首先分别求出参考图以及待求温以及相对温度变化，就有可能因为相位的相位卷绕的影响，相位差图一般由下式计{ }{ }*0*0Im ( , ) ( , )arctanRe ( , ) ( , ) ΔΦ = S x y S x yS x y S x y

【参考文献】