技术领域
[0001] 本
发明涉及磁共振成像领域，特别是涉及一种磁共振成像的处理方法和系统。
背景技术
[0002]高强聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound, HIFU)技术可应用于临床“
消融”多种
肿瘤，其机制是将
超声波束聚集于靶区，使靶区组织的
温度在短时间内达到65度以上，使得肿瘤细胞变性、
坏死，从而达到热消融肿瘤的目的。为此，需要实时监测消融肿瘤组织的变化情况，目前普遍采用二维超声成像和磁共振成像(Magnetic ResonanceImaging, MRI)的温度成像进行监控。
[0003] 然而超声图像中监控到的靶区灰度变化与
空化效应或
汽化产生的气泡有关，而不伴随气泡产生的组织
凝固性坏死引起的灰度变化很小，不易观察，因此通过二维超声成像进行检测存在一定的局限性，而MRI温度监控仅仅通过温度来判断组织的坏死情况，而未考虑到时间的积累效应 ，导致无法准确的判断组织是否发生变化。
发明内容
[0004] 基于此，有必要针对传统的二维超声成像和磁共振成像无法准确判断组织是否发生变化的问题，提供一种能提高判断准确性的磁共振成像的处理方法。
[0005] 此外，还有必要提供一种能提高判断准确性的磁共振成像的处理系统。
[0006] 一种磁共振成像的处理方法，包括:
[0008] 对所述消融前的幅度和相位进行处理得到组织消融前的电导率和
介电常数；
[0009] 获取组织消融过程中的幅度和相位；
[0010] 对所述消融过程中的幅度和相位进行处理得到组织消融过程中的电导率和介电常数；
[0011] 计算所述组织消融过程中的电导率相对所述组织消融前的电导率的第一变化值和所述组织消融过程中的介电常数相对所述组织消融前的介电常数的第二变化值；
[0012] 根据所述第一变化值和第二变化值判断所述组织消融前后是否发生变化。
[0013] 在其中一个
实施例中，所述方法还包括:
[0014] 预先构建电导率和介电常数的计算公式，具体包括:
[0015] 根据组织消融处的射频
磁场和
电场及安培定律构建安培定律积分方程；
[0016] 将安培定量积分方程除以法拉第定律方程得到复介电常数表达式；
[0017] 对所述复介电常数表达式通过斯托克斯定理和矢量恒等式进行处理，再进行过坐标变换，得到旋转
坐标系下的复介电常数；
[0018] 对旋转坐标系下的复介电常数变换到笛卡尔坐标系下的复介电常数；
[0019] 根据所述复介电常数及格林恒等式得到电导率和介电常数的计算公式。
[0020] 在其中一个实施例中，所述预先构建电导率和介电常数的计算公式分别为:
[0023] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔
频率，％(/>为相位，Bp (r)为幅度,▽为旋度V为包围V的曲面。
[0024] 在其中一个实施例中，所述方法还包括:
[0025] 对所述电导率和介电常数的计算公式中指数函数做一阶泰勒展开，得到近似的表达式:
[0026]
[0028] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔频率Ψ (O为相位，Bp (r)为幅度，▽为旋度，3 V为包围V的曲面。
[0029] 在其中一个实施例中，所述根据所述第一变化值和第二变化值判断所述组织是否发生变化的步骤包括:
[0030] 分别判断所述第一变化值和第二变化值是否小于预设的第一
阈值；
[0031] 当所述第一变化值和第二变化值均小于所述第一阈值时，所述组织消融前后变化小;
[0032] 分别判断所述第一变化值和第二变化值是否超过预设的第二阈值；
[0033] 当所述第一变化值和第二变化值均超过所述第二阈值时，所述组织消融前后变化大。
[0034] 一种磁共振成像的处理系统，包括:
[0035] 获取模
块，用于获取组织消融前的幅度和相位；
[0036] 估算模块，用于对所述消融前的幅度和相位进行处理得到组织消融前的电导率和介电常数；
[0037] 所述获取模块还用于获取组织消融过程中的幅度和相位；
[0038] 所述估算模块还用于对所述消融过程中的幅度和相位进行处理得到组织消融过程中的电导率和介电常数；
[0039] 比较模块，用于计算所述组织消融过程中的电导率相对所述组织消融前的电导率的第一变化值和所述组织消融过程中的介电常数相对所述组织消融前的介电常数的第二变化值；
[0040] 判断模块，用于根据所述第一变化值和第二变化值判断所述组织消融前后是否发生变化。
[0041] 在其中一个实施例中，所述系统还包括:
[0042] 构建模块，用于预先构建电导率和介电常数的计算公式，具体包括:
[0043] 初始化单元，用于根据组织消融处的射频磁场和电场及安培定律构建安培定律积分方程；
[0044] 复介电常数表达式单元，用于将安培定量积分方程除以法拉第定律方程得到复介电常数表达式；
[0045] 旋转坐标变换单元，用于对所述复介电常数表达式通过斯托克斯定理和矢量恒等式进行处理，再进行坐标变换，得到旋转坐标系下的复介电常数；
[0046] 笛卡尔坐标变换单元，用于对旋转坐标系下的复介电常数变换到笛卡尔坐标系下的复介电常数；
[0047] 构建单元，用于根据所述复介电常数及格林恒等式得到电导率和介电常数的计算公式。
[0048] 在其中一个实施例中，所述预先构建电导率和介电常数的计算公式分别为:
[0049]冲)。(辦F尸(先,*+2£, [VMiyr)).▽%(!.)],)
[0050]s{r) ^ Uico2[ B^dV) VB^r).^]
[0051] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔频率，&(O为相位，Bp (r)为幅度，▽为旋度，3 V为包围V的曲面。
[0052] 在其中一个实施例中，所述构建模块还包括:
[0053] 泰勒展开单元，用于对所述电导率和介电常数的计算公式中指数函数做一阶泰勒展开，得到近似的表达式:
[0055]-($ VBJr)»ds
ε(ΐ) ~ ~17-1-
μω^\ Br(X)CiV
[0056] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔频率，％(/)为相位，Bp(r)为幅度，▽为旋度，d V为包围V的曲面。
[0057] 在其中一个实施例中，所述判断模块还用于分别判断所述第一变化值和第二变化值是否小于预设的第一阈值；
[0058] 当所述第一变化值和第二变化值均小于所述第一阈值时，所述组织消融前后变化小;
[0059] 以及分别判断所述第一变 化值和第二变化值是否超过预设的第二阈值；[0060] 当所述第一变化值和第二变化值均超过所述第二阈值时，所述组织消融前后变化大。
[0061] 上述磁共振成像的处理方法和系统，通过磁共振成像得到组织消融前后的幅度图和相位图，并根据幅度和相位得到消融前后的电导率和介电常数，比较消融前后的电导率和介电常数的变化值，根据变化值判断组织消融前后是否发生变化，判断准确性较高。
附图说明 [0062] 图1为一个实施例中磁共振成像的处理方法的
流程图；
[0063] 图2为该预先构建电导率和介电常数的计算公式的流程图；
[0064] 图3为一个实施例中磁共振成像的处理系统的结构
框图；
[0065] 图4为另一个实施例中磁共振成像的处理系统的结构框图；
[0066] 图5为一个实施例中构建模块的内部结构框图。
具体实施方式
[0067] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0068] 如图1所示，为一个实施例中磁共振成像的处理方法的流程图。该磁共振成像的处理方法,包括:
[0069] 步骤102，获取组织消融前的幅度和相位。
[0070] 具体的，组织消融采用HIFU实现。在对病人的组织进行HIFU消融前进行基于
生物组织电磁特性参数的磁共振成像(Electrical Properties Tomography,EPT)扫描,得到组织处BI+发射场的幅度图和相位图。
[0071] 步骤104，对该消融前的幅度和相位进行处理得到组织消融前的电导率和介电常数。
[0072] 具体的，根据该消融前的幅度图和相位图计算组织消融前的电导率和介电常数，得到电导率图Figl和介电常数Fig2。
[0073] 步骤106，获取组织消融过程中的幅度和相位。
[0074] 具体的，定时获取组织消融过程中的幅度和相位。定时的时间间隔可根据需要设定。
[0075] 步骤108，对该消融过程中的幅度和相位进行处理得到组织消融过程中的电导率和介电常数。
[0076] 具体的，根据该消融过程中的幅度和相位计算组织消融过程中的电导率和介电常数，得到电导率图Fig3和介电常数Fig4。
[0077] 步骤110，计算该组织消融过程中的电导率相对该组织消融前的电导率的第一变化值和该组织消融过程中的介电常数相对该组织消融前的介电常数的第二变化值。
[0078] 具体的，该组织消融过程中的电导率相对该组织消融前的电导率的第一变化值α Cr)的计算公式如下:
[0080] 该组织消融过程中的介电常数相对该组织消融前的介电常数的第二变化值β (r)的计算公式如下:
[0082] 步骤112，根据该第一变化值和第二变化值判断该组织消融前后是否发生变化。
[0083] 具体的，因病变组织的电导率和介电常数与正常组织有很大区别，同时病变组织经过HIFU消融后发生变性的组织的电导率和介电常数也会发生变化，故可根据第一变化值和第二变化值判断组织消融前后是否发生变化。
[0084] 在一个实施例中，步骤S112包括:分别判断该第一变化值和第二变化值是否小于预设的第一阈值；当该第一变化值和第二变化值均小于该第一阈值时，该组织消融前后变化小；分别判断该第一变化值和第二变化值是否超过预设的第二阈值；当该第一变化值和第二变化值均超过该第二阈值时，该组织消融前后变化大。
[0085] 其中，第一阈值可为100%，第二阈值可为150%。在1.5T或者3T磁共振系统中，对于大肠、肾、肝脏、
肺、乳房和肌肉等组织而言，当变化值a (r)和β (r)值小于100%，则说明HIFU
治疗过程中病变组织电导率和介电常数变化不大，病变组织在HIFU作用下还没有完全将变性，需要一段时间的消融；当变化值a (r)和β (r)值大于150%，则说明HIFU消融过程中病变组织电导率和介电常数变化较大，病变组织在HIFU作用下发生变性。
[0086] 上述磁共振成像的处理方法，通过磁共振成像得到组织消融前后的幅度图和相位图，并根据幅度和相位得到消融前后的电导率和介电常数，比较消融前后的电导率和介电常数的变化值，根据变化值判断组织消融前后是否发生变化，判断准确性较高。
[0087] 在一个实施例中，上述磁共振成像的处理方法，还包括:预先构建电导率和介电常数的计算公式。
[0088] 如图2所示，该预先构建电导率和介电常数的计算公式，具体包括:
[0089] 步骤202，根据组织消融处的射频磁场和电场及安培定律构建安培定律积分方程。
[0090] 具体的，组织消融处的射频磁场和电场分别为H和E，并且H和E都是时谐场。在组织消融处，构建的安培定律(Ampere’ s Law)积分方程为:
[0091]
[0092] 其中，H(r)为磁场，E(r)为电场，ω是磁共振系统的拉莫尔(Larmor)频率，K 0-)=ε (r)-1o 0-)/ω是复介电常数，ε (r)和σ (r)分别为实标量介电常数和电导率，▽为旋度，SA为包围A的曲面。
[0093] 步骤204，将安培定量积分方程除以法拉第定律方程得到复介电常数表达式。
[0094] 具体的,法拉第(Faraday’ s Law)定律方程为:
[0095]
[0096] 其中，μ表示磁导率。
[0097] 采用式(3 )除以(4)可以得到复介电常数表达式:
[0098]
[0099] 步骤206，对该复介电常数表达式通过斯托克斯定理和矢量恒等式进行处理，再进行过坐标变换，得到旋转坐标系下的复介电常数。
[0100] 通过斯托克斯定理(Stokes Theorem)和矢量恒等式▽ X V XH=-AH进行处理，从式(5)可以得到:
[0101]
[0102] 通过坐标变换，在旋转坐标系下，
[0103]
[0104] 其中，φ (r)为磁通量,Hp为旋转坐标系下的磁场，ΔΗρ中Δ为Laplace算子，ΔΗρ表示对Hp执行Laplace算子运算。
[0105] 步骤208，对旋转坐标系下的复介电常数变换到笛卡尔坐标系下的复介电常数。
[0106] 变换到笛卡尔坐标系下，可以得到
[0107]
[0108] 根据数学分析里面的链式法则得到
[0109]
[0110] 步骤210，根据该复介电常数及格林恒等式得到电导率和介电常数的计算公式。
[0111] 该预先构建电导率和介电常数的计算公式分别为:
[0112]
[0114] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔频率，
[0115] 进一步的，上述磁共振成像的处理方法还包括:对该电导率和介电常数的计算公式中指数函数做一阶泰勒展开，得到近似的表达式:
[0118] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔频率，％(〃)为相位，Bp (r)为幅度，▽为旋度，3 V包围V的曲面。
[0119] 此外，根据安培定律的微分形式有:
[0120]
[0121] 将(14)式除以(6)式可以得到电场强度E(r)。根据计算得到的电导率σ (r)值，可以估计组织特殊吸收率SAR值为:
[0122] SAR(r) = σ (r)E(r).E(r) (15)
[0123] 如此，在计算得到图像Fig3和Fig4时，通过式(15)预估SAR确保检查者的安全。
[0124] 如图3所示，为一个实施例中磁共振成像的处理系统的结构框图。该磁共振成像的处理系统，包括获取模块310、估算模块320、比较模块330和判断模块340。
[0125] 其中，获取模块310用于获取组织消融前的幅度和相位。
[0126] 具体的，组织消融采用HIFU实现。在对病人的组织进行HIFU消融前进行基于生物组织电磁特性参数的磁共振成像(Electrical Properties Tomography,EPT)扫描,得到组织处BI+发射场的幅度图和相位图。
[0127] 估算模块320用于对该消融前的幅度和相位进行处理得到组织消融前的电导率和介电常数。
[0128] 具体的，根据该消融前的幅度图和相位图计算组织消融前的电导率和介电常数，得到电导率图Figl和介电常数Fig2。
[0129] 该获取模块310还用于获取组织消融过程中的幅度和相位。具体的，定时获取组织消融过程中的幅度和相位。定时的时间间隔可根据需要设定。
[0130] 该估算模块320还用于对该消融过程中的幅度和相位进行处理得到组织消融过程中的电导率和介电常数。
[0131] 具体的，根据该消融过程中的幅度和相位计算组织消融过程中的电导率和介电常数，得到电导率图Fig3和介电常数Fig4。
[0132] 比较模块330用于计算该组织消融过程中的电导率相对该组织消融前的电导率的第一变化值和该组织消融过程中的介电常数相对该组织消融前的介电常数的第二变化值。
[0133] 具体的，该组织消融过程中的电导率相对该组织消融前的电导率的第一变化值α Cr)的计算公式如下:
[0134]
[0135] 该组织消融过程中的介电常数相对该组织消融前的介电常数的第二变化值β (r)的计算公式如下:
[0136]
[0137] 判断模块340用于根据该第一变化值和第二变化值判断该组织消融前后是否发生变化。
[0138] 具体的，因病变组织的电导率和介电常数与正常组织有很大区别，同时病变组织经过HIFU消融后发生变性的组织的电导率和介电常数也会发生变化，故可根据第一变化值和第二变化值判断组织消融前后是否发生变化。
[0139] 该判断模块340还用于分别判断该第一变化值和第二变化值是否小于预设的第一阈值；当该第一变化值和第二变化值均小于该第一阈值时，该组织消融前后变化小；以及分别判断该第一变化值和第二变化值是否超过预设的第二阈值；当该第一变化值和第二变化值均超过该第二阈值时，该组织消融前后变化大。
[0140] 其中，第一阈值可为100%，第二阈值可为150%。在1.5T或者3T磁共振系统中，对于大肠、肾、肝脏、肺、乳房和肌肉等组织而言，当变化值a (r)和β (r)值小于100%，则说明HIFU治疗过程中病变组织电导率和介电常数变化不大，病变组织在HIFU作用下还没有完全将变性，需要一段时间的消融；当变化值a (r)和β (r)值大于150%，则说明HIFU消融过程中病变组织电导率和介电常数变化较大，病变组织在HIFU作用下发生变性。
[0141] 上述磁共振成像的处理系统，通过磁共振成像得到组织消融前后的幅度图和相位图，并根据幅度和相位得到消融前后的电导率和介电常数，比较消融前后的电导率和介电常数的变化值，根据变化值判断组织消融前后是否发生变化，判断准确性较高。
[0142] 如图4所示，为另一个实施例中磁共振成像的处理系统的结构框图。该磁共振成像的处理系统，除了包括获取模块310、估算模块320、比较模块330和判断模块340，还包括构建模块350。构建模块350用于预先构建电导率和介电常数的计算公式。
[0143] 如图5所示,构建模块350具体包括初始化单元351、复介电常数表达式单元352、旋转坐标变换单元353、笛卡尔坐标变换单元354、构建单元355和泰勒展开单元356。
[0144] 其中，初始化单元351用于根据组织消融处的射频磁场和电场及安培定律构建安培定律积分方程。
[0145] 复介电常数表达式单元352用于将安培定量积分方程除以法拉第定律方程得到复介电常数表达式。
[0146] 旋转坐标变换单元353用于对该复介电常数表达式通过斯托克斯定理和矢量恒等式进行处理，再进行坐标变换，得到旋转坐标系下的复介电常数。
[0147] 笛卡尔坐标变换单元354用于对旋转坐标系下的复介电常数变换到笛卡尔坐标系下的复介电常数。
[0148] 构建单元355用于根据该复介电常数及格林恒等式得到电导率和介电常数的计算公式。
[0149] 该预先构建电导率和介电常数的计算公式分别为:
[0150]
[0152] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔频率，为相位，Bp(r)为幅度，▽为旋度，0 V为包围V的曲面。
[0153] 泰勒展开单元356用于对该电导率和介电常数的计算公式中指数函数做一阶泰勒展开，得到近似的表达式:
[0154]
[0156] 其中，σ (r)为电导率，ε (r)为介电常数，ω为磁共振系统的拉莫尔频率，
[0157] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过
计算机程序来指令相关的
硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。
[0158] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
