[发明专利]一种基于核磁共振图像的人体组织内HIFU治疗焦点位置预测方法

说明书

本发明涉及一种基于核磁共振图像的人体组织内HIFU治疗焦点位置预测方法。本发明将体膜放置于环形的核磁共振设备工作环境中，进行核磁共振T1加权成像。根据设定好的图像处理算法对图像进行处理，存储保留体膜各个组织的声参数信息，将这些信息进行配对并拟合出关系曲线。放入新的生物组织后核磁共振设备T1加权成像，自动标注获得声参数矩阵，然后进行MRI三维重构得到立体的三维结构体；调整高强度超声聚焦换能器的位置和入射角度，确定后将自动计算出位置焦点偏移，并将原焦点和偏移后的焦点示意图显示在计算机屏幕上。本发明能有效的预测HIFU设备聚焦焦点在生物组织中的偏移位置，使医护人员可以更好的利用诊疗设备治愈患者。

技术领域

本发明涉及超声波经过生物组织后焦点位移的预测方法，特别是涉及一种基于核磁共振图像的人体组织内HIFU治疗焦点位置预测方法。

背景技术

在超声诊断较为成熟的如今，医疗超声相关的研究更着重于超声治癌。高强度聚焦超声技术(HIFU)是将超声波聚焦于靶区组织，利用超声波具有的组织穿透性和能量沉积性，将体外发生的超声波聚焦到生物体内病变组织(治疗靶区)，选择性的破坏体内深处恶性组织，通过超声的热效应、机械效应和空化效应达到治疗疾病的目的，这是一种非侵入性、具有巨大潜力的治疗肿瘤和一些非肿瘤疾病的手段，市场前景和技术潜力巨大。但就现阶段而言仍有一些问题阻止该技术彻底替代传统的人工手术切割，具体原因为以下两点：

一是癌变组织医疗方案依赖于医用HIFU与医学成像技术相结合，只有实时的反馈高清晰度的医学影像才有利于病灶组织的精确切割。由B超引导的HIFU治疗技术，因B超成像分辨率低，定位精度差无法进行广泛应用。国外研发的核磁共振引导的HIFU医疗设备，可以实现病灶区域的温度预测影像组织区分和坏死范围探测等，但是在国内该技术尚未成熟，没有进入临床治疗阶段。

二是生物组织结构复杂，HIFU聚焦换能器辐射时所形成的声场，会受到这些因素的影响，并且声场分布和控制直接影响到HIFU治疗的疗效。因为HIFU治疗对象的个体不同，实际治疗过程中如果仅仅依赖于理论值，难免会对非病灶区域造成不可变损伤。因此目前对于高强度聚焦超声在人体中焦点位置关键问题都依赖于主治医师的经验。

因此对于超声经过生物组织折射后的传播情况的研究，特别是预测高强度聚焦超声在人体中的焦点位置尤为重要。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于核磁共振图像的人体组织内HIFU治疗焦点位置预测方法，用于预测HIFU超声经过复杂多样的生物组织之后的焦点前移情况，以确保HIFU诊疗的精度和安全性，为HIFU诊疗技术的全免推广提供技术思路。

本发明所述的焦点偏移预测方法共分为前后两个步骤---学习和预测；

学习环节如下所述：

用体膜模拟人体组织，将体膜固定在核磁共振设备的工作环境中，使用核磁共振T1加权成像拍摄获得原始灰度图像；

然后对灰度图像进行图像处理，处理后的图像将具有对不同灰度块区的明确标注，且体膜各个组织的声参数(声速C_i、声衰减系数α_i等)已知；

将上述核磁共振图像的灰度信息m_i和不同组织的声参数信息一一对应组成数据点集合并存储于计算机内；再利用这些数据点拟合出灰度m与声参数(C、α)的关系曲线。

预测环节如下所述：

将生物组织置于核磁共振设备中，获取整个生物组织的核磁共振图像共100层也即100张灰度图像，选取其中一张灰度图像进行处理，核磁共振图像将被分割成许多个灰度不同块区；