一種對覆蓋加熱區域的感興趣區域的自動選擇方法

2023-05-14 11:40:51

專利名稱：一種對覆蓋加熱區域的感興趣區域的自動選擇方法
技術領域：
本發明涉及高強度聚焦超聲技術，尤其涉及一種用於磁共振引導下高強度聚焦超聲系統 的感興趣區域的選擇方法。
背景技術：
高強度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound,簡稱HIFU)是一種利用超聲 波的熱效應來治療腫瘤的方法，這種方法利用超聲波方向性和聚焦性好的特點，將體外低能 量的低頻超聲聚焦於體內某個靶區(直徑一般小於l釐米)，利用超聲波的生物效應，將此靶 區的焦點溫度瞬間達到細胞死亡所必須的65'C以上，使靶區組織產生凝固性壞死，而且不損 傷周圍正常組織，從而達到無創傷地局部消融腫瘤的目的。此外，超聲波無放射性，因此可 以用來對病人進行反覆治療，是近年所發展出來的一種最具潛力的腫瘤治療新方法。質子共振頻移溫度測量法(Pfoton Resonance Frequency (PRF) shift Thermometry), 是一種應用於磁共振引導下的高強度超聲聚焦的方法。這種方法在所聚焦的加熱區域的周圍， 選擇出一個覆蓋加熱區域的感興趣區域(Region of Interest,簡稱ROI)。在現有技術中， 通常根據溫度的變化推斷並選擇出感興趣區域，但是，這個選擇不是自動完成，而是靠人工 手動進行選擇得到的。這種人工選擇得到ROI的技術有以下不足1、 手動選擇不能完全保證所有的加熱區域都被包含在ROI裡2、 如果選擇的感興趣區域較大，部分血管和一些未加熱區域這些不必要的也不應該被選 擇的部分也將包含在感興趣區域內；如果選擇的感興趣區域較小，那麼部分加熱區域又會被 排除在外，這又會導致錯誤的結果；3、 手動選擇可重複性差，操作費時，效率低下。 發明內容本發明所要解決的技術問題在於提供一種對覆蓋加熱區域的感興趣區域進行自動選擇的 方法，用於在磁共振導引下高強度聚焦超聲系統重建的圖像上準確、迅速地得到感興趣區域。為解決上述技術問題，本發明提供一種對覆蓋加熱區域的感興趣區域進行自動選擇的方 法，用於磁共振導引下高強度聚焦超聲系統，所述系統在超聲加熱時進行掃描，根據得到的 掃描數據進行圖像重建，包括如下步驟(1) 在掃描過程中獲得掃描區域的相位數據；(2) 根據所述獲得的相位數據，確定所述掃描區域中的加熱區域；(3) 在經所述圖像重建獲得的顯示圖像中，根據預設的所述感興趣區域覆蓋並大於加熱 區域的尺寸，標定出覆蓋所述加熱區域的感興趣區域。其中，本發明方法，可以進一步包括步驟-(4) 根據所述系統的聚焦超聲傳感器的焦點位置，驗證所述感興趣區域的標定。 其中，所述步驟(2)可以包括(21) 對所述獲得的相位數據進行相位識別；(22) 根據相位識別結果，確定所述掃描區域中的加熱區域。進一步地，所述步驟(22)包括比較所述相位識別結果，並根據比較結果的差異，確 定所述掃描區域中的加熱區域。更進一步地，根據識別出的相位零值與相位負值的差異，可以將相位負值的區域確定為 加熱區域。進一步地，所述步驟(22)可以包括將識別出相位為負值的區域確定為加熱區域。 其中，步驟(3)所述標定步驟，可以包括在圖像中突出顯示所述感興趣區域。 進一步地，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位置；(42) 判斷所述焦點位置是否落入所述標定出的感興趣區域內，如果落入，則驗證通過，否則，驗證不通過。與現有技術相比，本發明具有以下特點1、 加熱區域自動的全部包含在感興趣區域中；2、 消除了手動選擇感興趣區域的不穩定性；3、 提高了感興趣區域選擇的效率和準確度；4、 為無參數選擇方法的自動實現提供了基礎。


圖1是本發明自動選擇加熱區域實施例示意圖； 圖2是本發明實施例流程示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明方法做進一步的詳細說明。到目前為止，感興趣區域ROI—直是通過預設一個參數，然後手動選擇得到的，它的後 續步驟是為區分加熱區域和未加熱區域的相位而設定一個相位識別機制，來驗證所選擇的感 興趣區域是否包含有加熱區域。目前，還沒有磁共振引導下的高強度超聲聚焦自動選擇感興 趣區域方面的報導。實際上，質子共振頻移溫度測量法中，加熱區域和未加熱區域較容易進行區分，因為加 熱區域的相位數據比未加熱區域的相位數據低。加上高強度超聲聚焦傳感器焦點的距離和焦 點的形狀這兩個已知因素，可以不需設定相關參數，就能較容易地對加熱區域進行自動定位。通過相位識別(或稱相位標誌)和聚焦超聲傳感器焦點的位置，加熱區域就可以被識別 出來，從而感興趣區域的選擇也可自動完成。整個相位識別的過程都在磁共振中完成。磁共振在超聲加熱時進行掃描，同時自動得到 相位數據，根據得到的相位數據進行數據處理，即進行圖像重建，最終得到使用者看到的圖 像。在這個過程中，根據得到的相位數據即可進行相位識別，識別算法只需要在圖像重建的 過程中加入相應的程序即可。重建完成後的圖像，稱之為相圖。在相圖中，未加熱區域的相 位數據接近於零，而加熱區域的相位數據為負值，可以很容易地通過比較區別出來。聚焦超聲傳感器焦點的位置根據聚焦超聲傳感器的焦點距離和形狀，在加熱前就已經確 定，而且一直位於加熱區域中。參考圖1，右側相圖圓圈中的黑點，表示的是聚焦超聲傳感 器焦點在受加熱部位的位置，左側代表聚焦超聲傳感器的焦點距離和形狀。基於上述的相位識別和聚焦超聲傳感器焦點的位置這兩點，自動選擇感興趣區域的方法 就可以實現。以下通過兩個實施例，對自動選擇感興趣區域的實現方法進行進一步地詳細說明。 第一實施例在本實施例中，通過比較相位數據為零值的區域和相位數據為負值的區域，來確定加熱 區域，整個自動選擇感興趣區域的方法如圖2所示，包括如下步驟(101) 在掃描過程中，獲得掃描區域的相位數據，並為進行相位識別計算做相應的準備。(102) 對獲得的相位數據進行相位識別，並根據相位識別結果中相位零值與相位負值的差異，確定掃描區域中的加熱區域。在通過重建得到的圖像中，未加熱區域的相位數據接近於零值，而加熱區域的相位數據為負值，二者可以很容易地區別開；基於此，將相位數據為負值的區域視為加熱區域，將相 位數據為零值的區域視為未加熱區域。(103) 在經圖像重建獲得的顯示圖像中，根據預設的感興趣區域覆蓋並大於加熱區域的尺寸，在圖像中突出顯示感興趣區域。比如採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域標識出來。預設的覆蓋加熱區域的尺寸，可以根據 具體情況進行選擇，可能在某些腫瘤治療過程中，這個尺寸可以選擇較大，比如覆蓋加熱區 域的感興趣區域，其邊緣可以比加熱區域的邊緣寬幾釐米，而在某些腫瘤治療過程中，感興 趣區域的邊緣只能比加熱區域的邊緣寬幾毫米甚至微米。(104) 根據聚焦超聲傳感器的焦點位置，驗證感興趣區域的標定。首先，在圖像中確定 聚焦超聲傳感器的焦點位置；然後，判斷焦點位置是否落入在標定出的感興趣區域內，如果 落入，則驗證通過，否則，驗證不通過。聚焦超聲傳感器的焦點位置可以根據聚焦超聲傳感 器的焦點距離和形狀來確定。第二實施例在本實施例中，直接將掃描區域中相位數據為負值的區域確定加熱區域，除此之外，其 他步驟同第一實施例相同。整個自動選擇感興趣區域的方法步驟如下(201) 在掃描過程中，獲得掃描區域的相位數據，並為進行相位識別計算做相應的準備。(202) 對獲得的相位數據進行相位識別，並根據相位識別結果，將相位為負值的掃描區域確定為加熱區域。(203) 在經圖像重建獲得的顯示圖像中，根據預設的感興趣區域覆蓋並大於加熱區域的 尺寸，在圖像中突出顯示感興趣區域。(204) 根據聚焦超聲傳感器的焦點位置，驗證感興趣區域的標定。採用本發明所述的方法，可以得到更精確的感興趣區域ROI的選擇結果。因為在磁共振 過程中，對所有的加熱區域都先標定為ROI，再通過判斷聚焦超聲傳感器的焦點是否位於標 定的R0I內，如果傳感器的焦點位於標定的ROI內，則說明該ROI內包含有加熱區域，可以 確認為是正確的ROI;如果標定的ROI內沒有傳感器的焦點，則說明該ROI是誤操作標定的， 不是真正的ROI,並從標定的ROI中去除。從此可以看出，加熱區域自動的全部包含在感興 趣區域ROI中，同時消除了手動選擇感興趣區域的不穩定性，進而提高了感興趣區域ROI選 擇的效率和準確度；為無參數選擇方法的自動實現提供了基礎。雖然上文結合附圖描述了本發明的示例性實施例，但是應該理解的是，本發明不局限於 上述的具體的實施例，本領域普通技術人員根據本發明所做出的其他變化或者適應性修改並 不偏離本發明的範圍和精神。
權利要求
1. 一種對覆蓋加熱區域的感興趣區域的自動選擇方法，用於磁共振導引下高強度聚焦超聲系統，所述系統在超聲加熱時進行掃描，根據得到的掃描數據進行圖像重建，包括如下步驟(1)在掃描過程中獲得掃描區域的相位數據；(2)根據所述獲得的相位數據，確定所述掃描區域中的加熱區域；(3)在經所述圖像重建獲得的顯示圖像中，根據預設的所述感興趣區域覆蓋並大於加熱區域的尺寸，標定出覆蓋所述加熱區域的感興趣區域。
2. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，進一步包括步驟(4) 根據所述系統的聚焦超聲傳感器的焦點位置，驗證所述感興趣區域的標定。
3. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述步驟(2)包括(21) 對所述獲得的相位數據進行相位識別；(22) 根據相位識別結果，確定所述掃描區域中的加熱區域。
4. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟(22)包括比較所述相位識別結果， 並根據比較結果的差異，確定所述掃描區域中的加熱區域。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，根據識別出的相位零值與相位負值的差異，將 相位負值的區域確定為加熱區域。
6. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述步驟(22)包括將識別出相位為負值的 區域確定為加熱區域。
7. 如權利要求l所述的方法，其特徵在於，步驟(3)所述標定步驟，包括在圖像中突出顯 示所述感興趣區域。
8. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，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位置；(42) 判斷所述焦點位置是否落入所述標定出的感興趣區域內，如果落入，則驗證通過， 否則，驗證不通過。
全文摘要
本發明公開了一種對覆蓋加熱區域的感興趣區域的自動選擇方法，涉及高強度聚焦超聲技術。本發明方法基於磁共振中完成的相位識別和聚焦超聲傳感器焦點的位置，自動實現覆蓋加熱區域的感興趣區域的選擇，包括步驟首先，在掃描過程中獲得掃描區域的相位數據；根據所述獲得的相位數據，確定所述掃描區域中的加熱區域；在經所述圖像重建獲得的顯示圖像中，根據預設的所述感興趣區域覆蓋並大於加熱區域的尺寸，標定出覆蓋所述加熱區域的感興趣區域。採用本發明所述的方法，加熱區域自動的全部包含在感興趣區域中；消除了手動選擇感興趣區域的不穩定性；提高了感興趣區域選擇的效率和準確度，為無參數選擇方法的自動實現提供了基礎。
文檔編號A61N7/02GK101234234SQ20071006317
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月30日 優先權日2007年1月30日
發明者周曉東, 戴勇鳴 申請人:西門子(中國)有限公司