基于水脂分离自参考相位差模型的磁共振测温方法研究

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1、硕士学位论文基于水脂分离自参考相位差模型的磁共振测温方法研究RESEARCHONMAGNETICRESONANCETHERMOMETRYBASEDONTHEPHASEDIFFIENCEMODELOFWATER-FATSEPARATIONANDSELF-REFERENCE肖赖发哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：R318.6学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于水脂分离自参考相位差模型的磁共振测温方法研究硕士研究生：肖赖发导师：刘守斌副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:R318.6U.D.C:621DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONMAGNETICRESONANCETHERMOMETRYBASEDONTHEPHASEDIFFERENCEMODELOFWATER-FATSEPARATIONANDSELF-REFERENCECandidate：XiaoLaifaSupervisor：AssociateProf.LiuShoubinAcademicDegreeAppliedfor：Maste

3、r’sDegreeinEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要磁共振图像引导高强度聚焦超声的无创热疗方法是肿瘤治疗的一种重要手段。在热疗过程中，磁共振仪的作用是提供目标组织断层图像和靶区空间温度图像，以引导聚焦超声焦点移动和监控靶区体素热剂量。目前

4、磁共振技术能够提供良好的人体组织断层图像；但在测温准确性与时空分辨率方面，磁共振空间温度定量测量技术尚未达到热疗关于温度监控的临床要求。在各种磁共振测温方法中，质子共振频率（PRF）法应用最为广泛；然而，该方法在实际应用中易受磁共振仪主磁场漂移、被测体运动及脂类质子的影响而导致测温不准确。本文提出一种基于水脂分离自参考相位差的PRF测温模型，以解决上述PRF法的测温问题。通过分析被测体空间温度信息的磁共振获取技术，掌握质子共振频率测温方法并对该方法作具体的测温因子分析。针对主磁场漂移以及被测体帧间运动导致的测温误差，建立自参考相位差测温模型予以校正。该模型考虑主磁场即

5、时强度变化和帧间运动的影响，将实时帧图像中未加热区域的体素相位作为参考相位，并以此生成拟合平面作为靶区PRF相位相减测温法的计算参考相位，该计算参考相位只与实时帧信息相关而消除帧间运动和磁场变化等时变干扰因素的影响。针对自参考相位差测温模型因脂类质子温度不敏感所带来的测温误差，拟对所获体素信号进行水脂分离以获取与温度具有线性关系的水质子相位。模型获得的水质子相位包括参考区及靶区水质子相位，参考区水质子相位用于拟合靶区温度计算的最后参考相位，靶区水质子相位用于和最后参考相位作差得到模型相位差值。为节约模型的数据采集和参数计算时间，提出根据参考区相位变化的阈值判据作断续水

6、脂分离，拟提出理想模型下的矢量运算计算两次水脂分离间各帧图像各体素点的水质子相位，所得水相位将被用于各帧图像的自参考相位差模型测温。针对MR测温数据复数三角运算导致相位的2π截断现象即相位缠绕问题，将测温过程由检测相位复现出真实相位的相位解缠绕，分解为空间域和时域上的相位求真解问题。提出基于马尔可夫随机场最大后验的相位解缠绕算法用于空间域的静态相位求解，与基于温度-相位关系的先验模型用于时域相位的解算。为评估新模型的测温效果，使用Bstar150T超导磁共振仪对不同水脂比仿体进行测温实验，并将测温结果与光纤测温结果相比对。实验结果显示，新模型对于水脂比为5:5的测试体

7、的测温结果与光纤测温结果的最大差值为1.12℃，且测温过程无温度奇异点，说明相位解缠绕有效。本研究工作为磁共振仪进一步应用于临床热疗作了前期技术准备。关键词：磁共振测温；质子共振频率；自参考相位差；水脂分离；相位解缠绕-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththefactorthatMRdevicescanprovidethenearreal-timetomographyimagesoftheorganizationandtemperatureinhyperthermiaprocess,thenoninvasivehype