專利名稱：磁共振引導的治療儀器的位置校正方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁共振成像(MRI， Magnetic Resonance Imaging)技術，特別是涉及一種磁 共振引導的治療儀器的位置校正方法和裝置。
技術背景MRI成像系統(tǒng)的主磁體用于產生一個高度均勻、穩(wěn)定的靜磁場A，使處于磁場中的 人體內氫原子核被磁化而形成磁化強度矢量。當磁化強度矢量受到滿足共振條件的射頻 交變磁場的作用時，產生共振信號。圖la是MRI系統(tǒng)中由主磁體產生的靜磁場的示意圖。如果只有均勻的靜磁場A，磁 場中人體各處的磁化強度都以同一頻率繞靜磁場方向作旋進，在射頻脈沖磁場作用下產 生的共振信號的頻率都一樣，就無法區(qū)分各處產生的信號，因此就無法得到磁共振圖像。因此需要在靜磁場A上疊加一個線性磁場梯度，如x方向的磁場梯度^-^/^，則磁場強度在梯度方向隨著距離x線性變化，并可用下式表示圖lb是MRI系統(tǒng)中在靜磁場上疊加了 X方向梯度磁場的示意圖。線性梯度磁場的磁場強度方向與靜磁場A的方向相同，只是其大小隨空間位置線性變化。梯度磁場用來提 供磁共振信號的空間位置信息。在MR成像時必須獲得三維空間中各點的信號，因此需要X、 Y和Z三個方向的磁場分別具有梯度&、 A和G"為了簡化，圖lb中僅示出了 X 方向的梯度磁場，未示出Y方向和Z方向的梯度磁場。在MRI系統(tǒng)內使用醫(yī)療設備對人體進行治療時，例如使用高強度聚焦超聲換能器 (HIFU， High Intensity Focus Ultrasonic transducer)對患者的月中瘤進行治療時， HIFU換能器發(fā)出在腫瘤處聚焦的超聲波束，通過升高腫瘤部位的溫度對腫瘤進行治療，此時MRI系統(tǒng)可用來準確地顯示HIFU換能器和腫瘤的相對位置，從而有助于醫(yī)療人員操 作HIFU換能器發(fā)出命中腫瘤的超聲波束。然而，在實際應用中，由于MRI系統(tǒng)的梯度磁場不可能達到100%線性，導致MR圖 像產生失真。這種梯度磁場非線性的程度從磁體的等深點向視野的邊緣逐漸增加，因此圖像的邊緣處的失真更明顯。在MR引導HIFU的治療過程中，例如利用HIFU換能器對腫 瘤進行治療的過程中，由于存在這種由磁場梯度非線性導致的失真，MR圖像將無法正確 反映換能器和腫瘤的相對位置，這樣導致的結果是，換能器發(fā)出的超聲波束無法命中預 定的治療區(qū)域，從而使治療效果不佳，甚至導致治療失敗。 M贈本發(fā)明的目的在于提供一種MR引導治療儀器的位置校正方法，對梯度磁場非線性導 致的MR引導治療儀器的位置偏差進行校正。本發(fā)明的另一目的在于提供一種MR引導治療儀器的位置校正裝置，對梯度磁場非線 性導致的MR引導治療儀器的位置偏差進行校正。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的磁共振MR引導的治療儀器的位置校正方法包括根據(jù) 所述治療目標的圖像位置確定MR引導的治療儀器的空間位置；計算所述治療目標所對應的梯 度失真校正偏移量；根據(jù)所述梯度失真校正偏移量對所述治療儀器的空間位置進行校正。. 所述計算治療目標的圖像位置所對應的梯度失真校正偏移量包括根據(jù)對梯度磁場進行 描述的參數(shù)計算所述治療目標所對應的梯度失真校正偏移量。所述根據(jù)確定的梯度失真校正偏移量對所述治療儀器的空間位置進行校正包括根據(jù)所 述梯度失真校正偏移量計算所述治療器的實際空間位置；根據(jù)所計算的實際空間位置移動所 述治療儀器。 .所述根據(jù)梯度失真校正偏移量計算所述治療儀器的實際空間位置包括將所述治療儀器 的空間位置的坐標值加上梯度失真校正偏移量，得到治療儀器的實際空間位置的坐標值。所述治療儀器所在的坐標系與MR成像的坐標系是兩個獨立的坐標系；所述根據(jù)梯度失真 校正偏移量計算所述治療儀器的實際空間位置包括根據(jù)MR成像的坐標系與治療儀器所在坐 標系之間的對應關系，對所述梯度失真校正偏移量進行坐標變換；將所述治療儀器的空間位 置的坐標值加上坐標變換后的梯度失真校正偏移量，得到治療儀器的實際空間位置的坐標值。其中，所述治療儀器的空間位置和實際空間位置由三維坐標值表示；所述梯度失真校正 偏移量包括對應三維坐標的三個偏移量。其中，所述MR引導的治療儀器為高強度聚焦超聲HIFU換能器。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的磁共振MR引導的治療儀器的位置校正裝置包括位置 確定單元，用于根據(jù)所述治療目標的圖像位置確定MR引導的治療儀器的空間位置；梯度失真 校正單元，用于計算所述治療目標的圖像位置所對應的梯度失真校正偏移量，根據(jù)所述梯度 失真校正偏移量對所述位置確定單元確定的治療儀器的空間位置進行校正。其中，所述梯度失真校正單元根據(jù)對梯度磁場進行描述的參數(shù)計算所述治療目標的圖像位置所對應的梯度失真校正偏移量。其中，所述梯度失真校正單元包括偏移量計算模塊，用于計算所述治療目標的圖像位 置所對應的梯度失真校正偏移量；實際位置計算模塊，用于根據(jù)所述偏移量計算模塊計算出 的梯度失真校正偏移量和所述位置確定單元確定的治療儀器的空間位置計算所述治療儀器的 實際空間位置；移動控制模塊，用于接收所述實際位置計算模塊發(fā)來的治療儀器的實際空間 位置，并發(fā)出按照所述治療儀器的實際空間位置移動所述治療儀器的控制信號。從以上的技術方案可以看出，根據(jù)治療目標的圖像位置確定治療儀器的空間位置，計算 治療目標在圖像位置上的梯度失真校正偏移量，并利用該梯度失真校正偏移量對治療儀器的 位置進行校正，使得治療儀器的實際空間位置與治療目標的實際空間位置相對應，使治療儀 器發(fā)出的波束能夠準確命中治療目標，從而保證MR引導治療的準確度和精確度。


下面將通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使本領域的普通技術人員更清 楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中圖la是MRI系統(tǒng)中由主磁體產生的靜磁場的示意圖；圖lb是MRI系統(tǒng)中在靜磁場上疊加了梯度磁場的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的MR引導治療儀器的位置校正方法的流程圖；圖3a是在無梯度失真情況下治療儀器和治療目標的相對位置關系示意圖；圖3b是在有梯度失真情況下治療儀器和治療目標的相對位置關系示意圖；圖3c是在有梯度失真情況下位置校正后的治療儀器和治療目標的相對位置示意圖.；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的MR引導的治療儀器的位置校正裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的MR引導治療儀器的位置校正方法的流程圖。在本實施 例中，以MR引導HIFU換能器治療腫瘤為例，即腫瘤為治療目標，對HIFU換能器的位置 進行校正。從圖2可以看出，本實施例的對HIFU換能器的位置進行校正具體包括如下步 驟步驟S201:確定HIFU換能器在治療中所需要處于的位置，即HIFU換能器的空間位置。例如，可以根據(jù)MR圖像中腫瘤的位置以及相應的治療方案確定HIFU換能器在治療 中所處的空間位置，因為治療中需要HIFU換能器發(fā)出的超聲波束在腫瘤處聚焦，HIFU 換能器必須處于合適的位置才能實現(xiàn)這一點，否則超聲波束無法在腫瘤處聚焦，不僅達 不到治療效果，還可能傷及其他人體正常組織。步驟S202:計算治療目標所對應的梯度失真校正偏移量。計算治療目標所對應的梯度失真校正偏移量是計算治療目標在某圖像位置所對應的 梯度失真校正偏移量。例如通過對梯度磁場進行描述的參數(shù)等確定某圖像位置的梯度失 真校正偏移量，某圖像位置的梯度失真校正偏移量通常是三維的偏移量，例如，如果腫 瘤的圖像位置的坐標為Oc。，y。,z。)，則通過計算得到在該位置上的梯度失真校正偏移量為(血，辦，ffe)步驟S203:根據(jù)所述梯度失真校正偏移量計算HIFU換能器的實際空間位置，在該 實際空間位置上，換能器能夠發(fā)出聚焦在腫瘤上的超聲波束。如上所述，步驟S201確定的HIFU換能器的空間位置為"，乂力，步驟S202計算得到的梯度失真校正偏移量為(^， ^，&)，那么HIFU換能器的實際空間位置是 (X +血，^ +辦，z +必)如果沒有梯度失真，腫瘤的圖像位置與腫瘤的實際空間位置相同，因此HIFU換能器 在根據(jù)腫瘤的圖像位置所確定的空間位置上發(fā)出的超聲波束能夠在腫瘤上聚焦，但是由 于存在梯度失真，腫瘤的圖像位置與其實際的空間位置有偏差，因此HIFU換能器在根據(jù) 腫瘤的圖像位置所確定的空間位置上發(fā)出的超聲波束的焦點與腫瘤的實際空間位置有偏 差，造成HIFU換能器發(fā)出的超聲波束無法在腫瘤上聚焦。由于HIFU換能器和腫瘤之間 的相對位置是固定的，因此腫瘤的圖像位置和實際位置之間的偏差與HIFU換能器的空間 位置與實際空間位置之間的偏差非常接近，可以看成是等同的偏差。這樣，就可以利用 腫瘤的圖像位置和實際位置之間的偏差來校正HIFU換能器的實際空間位置。如圖3a所示，沒有梯度失真時，腫瘤位于MR圖像上的(;c。，少。，z。)位置，其實際的空間位置也在(;c。,y。,z。)；換能器在依據(jù)(;c。，;;。，z。)確定的空間位置"，y，z)上發(fā)出的超聲波 束聚焦在腫瘤上；如圖3b所示，如果存在梯度失真，腫瘤位于圖像上的Oc。，y。，z。)位置，其圖像位置上的梯度失真校正偏移量為(A，^，&)，則其實際空間位置為<formula>formula see original document page 8</formula>換能器在依據(jù)(;c。，jy。，z。)確定的空間位置"，>^)上發(fā)出的超聲波 束無法聚焦在腫瘤上；如圖3c所示，根據(jù)梯度失真校正偏移量對換能器進行位置校正以 后，其位于"+ ^，>; +辦^ + &)上，換能器在此位置上發(fā)出的超聲波束可以在腫瘤上聚焦。 步驟S204:根據(jù)計算得到的HIFU換能器的實際空間位萱移動HIFU換能器。按照梯度失真校正偏移量將換能器的位置移動到移動到"+ ^^ +辦，z + ^)位置，這 樣，可以保證換能器在腫瘤的實際位置(x。+血,y。+辦，z。+必)處聚焦。通過上述的對MR引導的HIFU換能器的位置進行校正，可以使醫(yī)療人員將該換能器 調整到理想的位置上，使換能器發(fā)出的超聲波束在預定的治療目標上聚焦，達到更好的 治療效果。需要說明的是，在上述實施例中，假設HIFU換能器所在的坐標系和MR成像的坐標 系屬于同一坐標系，而在實際應用中，HIFU換能器所在的坐標系可能與MR成像的坐標 系不同。因此，在步驟S202確定的梯度失真校正偏移量是在MR成像的坐標系中的偏移 量，不能直接用來計算換能器的實際空間位置。此時，需要根據(jù)HIFU換能器所在的坐標 系和MR成像的坐標系之間的對應關系，對計算出的梯度失真校正偏移量進行坐標變換， 得到該梯度失真校正偏移量所對應的HIFU換能器所在坐標系的偏移量，然后在步驟203 中將換能器的實際空間位置的坐標值加上該坐標變換后的梯度失真校正偏移量，從而得 到換能器的實際空間位置。圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的MR引導治療儀器的位置校正裝置的結構示意圖。本實 施例仍以MR引導的HIFU換能器為例。從圖4可以看出，在本實施例中，MR引導的HIFU 換能器的位置校正裝置包括互相連接的位置確定單元41和梯度失真校正單元42，其中位置確定單元41接收MR成像系統(tǒng)發(fā)來的治療目標的圖像位置，根據(jù)該治療目標的圖 像位置確定MR引導的治療儀器的空間位置；梯度失真校正單元42接收MR成像系統(tǒng)發(fā)來的治療目標的圖像位置，計算該治療目標 的圖像位置所對應的梯度失真校正偏移量，根據(jù)該梯度失真校正偏移量對位置確定單元41所 確定的治療儀器的空間位置進行校正。通常，所述梯度失真校正單元42根據(jù)對梯度磁場進行描述的參數(shù)計算所述圖像位置 上的梯度失真校正偏移量。進一步，所述梯度失真校正單元42包括偏移量計算模塊421、實際位置計算模塊422和移動控制模塊423，其中偏移量計算模塊421接收MR成像系統(tǒng)發(fā)來的治療目標的圖像位置，計算該位置所對 應的梯度失真校正偏移量；實際位置計算模塊422接收偏移量計算模塊421計算的梯度失真校正偏移量以及位 置確定單元41確定的治療儀器的空間位置，根據(jù)該梯度失真校正偏移量和治療儀器的空間 位置計算治療儀器的實際空間位置移動控制模塊423接收實際位置計算模塊422計算的治療儀器的實際空間位置，發(fā) 出按照該實際空間位置移動所述治療儀器的控制信號。在上述實施例中，以MR引導的HIFU換能器為例對本發(fā)明進行闡述，應該理解，本 發(fā)明不僅限于MR引導的HIFU換能器的治療，還包括MR引導的其他治療儀器在治療上的 應用。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種磁共振MR引導的治療儀器的位置校正方法，所述治療儀器對治療目標進行治療，其特征在于，包括根據(jù)所述治療目標的圖像位置確定MR引導的治療儀器的空間位置；計算所述治療目標的所對應的梯度失真校正偏移量；根據(jù)所述梯度失真校正偏移量對所述治療儀器的空間位置進行校正。
2、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算治療目標所對應的梯度失真校正 偏移量包括根據(jù)對梯度磁場進行描述的參數(shù)計算所述治療目標的圖像位置所對應的梯度失真校正偏 移量。
3、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)確定的梯度失真校正偏移量對所 述治療儀器的空間位置進行校正包括根據(jù)所述梯度失真校正偏移量計算所述治療器的實際空間位置； 根據(jù)所計算的實際空間位置移動所述治療儀器。
4、 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)梯度失真校正偏移量計算所述治 療儀器的實際空間位置包括將所述治療儀器的空間位置的坐標值加上梯度失真校正偏移量，得到治療儀器的實際空 間位置的坐標值。
5、 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述治療儀器所在的坐標系與MR成像的 坐標系相互獨立；所述根據(jù)梯度失真校正偏移量計算所述治療儀器的實際空間位置包括 根據(jù)MR成像的坐標系與治療儀器所在坐標系之間的對應關系，對所述梯度失真校正偏移 量進行坐標變換；將所述治療儀器的空間位置的坐標值加上坐標變換后的梯度失真校正偏移量，得到治療 儀器的實際空間位置的坐標值。
6、 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述治療儀器的空間位置和 實際空間位置由三維坐標值表示；所述梯度失真校正偏移量包括對應三維坐標的三個偏移量。
7、 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述MR引導的治療儀器為 高強度聚焦超聲HIFU換能器。
8、 一種磁共振MR引導的治療儀器的位置校正裝置，其特征在于，包括位置確定單元(41)，用于根據(jù)所述治療目標的圖像位置確定MR引導的治療儀器的空間 位置；梯度失真校正單元(42)，用于計算所述治療目標的圖像位置所對應的梯度失真校正偏移 量，根據(jù)所述梯度失真校正偏移量對所述位置確定單元(41)確定的治療儀器的空間位置進 行校正。
9、根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述梯度失真校正單元(42)根據(jù)對梯度 磁場進行描述的參數(shù)計算所述治療目標的圖像位置所對應的梯度失真校正偏移量。
10、根據(jù)權利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述梯度失真校正單元(42)包括: 偏移量計算模塊(421)，用于計算所述治療目標的圖像位置所對應的梯度失真校正偏移量；實際位置計算模塊(422)，用于根據(jù)所述偏移量計算模塊(421)計算出的梯度失真校正 偏移量和所述位置確定單元(41)確定的治療儀器的空間位置計算所述治療儀器的實際空間 位置；移動控制模塊(423)，用于接收所述實際位置計算模塊(422)發(fā)來的治療儀器的實際空 間位置，并發(fā)出按照所述治療儀器的實際空間位置移動所述治療儀器的控制信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MR引導的治療儀器的位置校正方法，該治療儀器對治療目標進行治療，其包括根據(jù)所述治療目標的圖像位置確定治療儀器的空間位置；計算所述治療目標所對應的梯度失真校正偏移量；根據(jù)所述梯度失真校正偏移量對所述治療儀器的空間位置進行校正。本發(fā)明還公開了一種MR引導的治療儀器的位置校正裝置，其包括位置確定單元，用于根據(jù)治療目標的圖像位置確定治療儀器的空間位置；梯度失真校正單元，用于計算治療目標所對應的梯度失真校正偏移量，根據(jù)梯度失真校正偏移量對治療儀器的空間位置進行校正。使用了本發(fā)明的方法和裝置，可以對梯度磁場非線性導致的MR引導治療儀器的位置偏差進行校正，從而保證MR引導治療的準確度和精確度。
文檔編號A61B5/055GK101234020SQ20071006317
公開日2008年8月6日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權日2007年1月30日
發(fā)明者施萊克·奧利弗 申請人:西門子(中國)有限公司