【摘要】：研究背景高強(qiáng)度聚焦超聲(High intensity focused ultrasound,HIFU)提供了一個(gè)可精確聚焦治療腫瘤卻沒有皮膚切口的非侵入式治療方式。在其治療過程中,良好的影像監(jiān)控對(duì)保證治療的安全性和有效性是至關(guān)重要的。目前,超聲(Ultrasound,US)和磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)是主要的監(jiān)控手段。相比US監(jiān)控,MRI因其具有良好的軟組織對(duì)比度及獨(dú)特的實(shí)時(shí)無(wú)創(chuàng)溫度成像能力而成為監(jiān)控HIFU治療的首選成像方式。對(duì)于實(shí)時(shí)MR溫度成像,在保證良好測(cè)溫精度的同時(shí),應(yīng)盡可能提高時(shí)間分辨率和擴(kuò)大空間覆蓋率。傳統(tǒng)的GRE和EPI序列是最常用的測(cè)溫序列。其中,GRE序列具有相對(duì)較高的信噪比,但其掃描時(shí)間過長(zhǎng)。EPI序列具有較高的時(shí)間分辨率,但其圖像容易發(fā)生畸變或產(chǎn)生偽影,進(jìn)而影響測(cè)溫精度。且目前大多數(shù)溫度監(jiān)控只是單個(gè)層面,有文獻(xiàn)報(bào)道過HIFU可能導(dǎo)致組織界面和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的不必要的加熱,這就容易損傷正常的組織。為能更安全、高效地監(jiān)控HIFU治療,在保證良好測(cè)溫精度的同時(shí),應(yīng)進(jìn)一步提高M(jìn)R溫度成像的時(shí)間分辨率及擴(kuò)大空間覆蓋率。因此,本文探究基于回波平移射頻損毀梯度回波(Echo-shifted RF-spoiled GRE)序列與同時(shí)多層(Simultaneous multi-slice,SMS)成像技術(shù)進(jìn)行MR溫度成像。目的1.探究echo-shifted RF-spoiled GRE序列的可行性及其測(cè)溫精度的標(biāo)定;與傳統(tǒng)的射頻損毀梯度回波(RF-spoiled GRE)序列對(duì)比,突出echo-shifted RF-spoiled GRE序列低溫度不確定度的優(yōu)勢(shì)。2.實(shí)現(xiàn)SMS技術(shù)并探究echo-shifted RF-spoiled GRE序列結(jié)合SMS技術(shù)在溫度監(jiān)控中的應(yīng)用,證明提出的序列技術(shù)在保證測(cè)溫精度的同時(shí),能提高時(shí)間分辨率和擴(kuò)大空間覆蓋率。方法1.Echo-shifted RF-spoiled GRE序列的探究通過設(shè)置不同翻轉(zhuǎn)角掃描標(biāo)準(zhǔn)仿體,測(cè)試echo-shifted RF-spoiled GRE序列的信號(hào)強(qiáng)度與翻轉(zhuǎn)角(Flip angle,FA)之間的關(guān)系是否符合理論推導(dǎo)值;采用1.2%的瓊脂粉(SIGMA-ALDRICH)和0.5%的氯化鈉及純水制作仿體,并在仿體中插入熒光光纖溫度計(jì)(INDIGO PRECISION,FOTS-DINA-1000-S,測(cè)溫精度為±0.05°C)探究仿體的降溫過程,用于標(biāo)定echo-shifted RF-spoiled GRE序列的測(cè)溫精度。進(jìn)行常溫離體豬肉對(duì)比實(shí)驗(yàn),找到echo-shifted RF-spoiled GRE和RF-spoiled GRE序列能達(dá)到最優(yōu)信噪比的翻轉(zhuǎn)角;對(duì)比相同時(shí)間分辨率下,echo-shifted RF-spoiled GRE序列與傳統(tǒng)RF-spoiled GRE序列的溫度不確定度。2.SMS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)及在溫度監(jiān)控中的應(yīng)用設(shè)計(jì)多頻帶脈沖將SMS技術(shù)與echo-shifted RF-spoiled GRE序列相結(jié)合,采用靈敏度編碼(Sensitivity encoding,SENSE)重建算法展開SMS混疊圖像,并進(jìn)行仿體降溫實(shí)驗(yàn)用熒光光纖溫度計(jì)標(biāo)定echo-shifted RF-spoiled GRE結(jié)合SMS技術(shù)同時(shí)掃描兩個(gè)層面的測(cè)溫精度;進(jìn)行HIFU加熱離體豬肝組織實(shí)驗(yàn),對(duì)比echo-shifted RF-spoiled GRE結(jié)合SMS掃描兩個(gè)層面和echo-shifted RF-spoiled GRE單獨(dú)掃描對(duì)應(yīng)相同兩個(gè)位置層面的溫度變化情況。HIFU治療頻率為0.8 MHz,輸入電功率為25 W,使用西門子商用4通道小柔線圈。所有實(shí)驗(yàn)均在西門子3 T磁共振掃描儀(Siemens,MAGNETOM,Erlangen,Germany)下進(jìn)行,數(shù)據(jù)后處理用MATLAB(Mathworks 2015a,Natick,MA)和Origin(Origin 8.5,Origin Lab,USA)完成。結(jié)果1.Echo-shifted RF-spoiled GRE序列的探究通過改變翻轉(zhuǎn)角,得到信號(hào)強(qiáng)度與翻轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系基本符合理論推導(dǎo)值;仿體降溫實(shí)驗(yàn)中用光纖溫度計(jì)標(biāo)定echo-shifted RF-spoiled GRE序列的測(cè)溫誤差為-0.02±0.10°C,單次掃描時(shí)間為1.35 s。在離體豬肉組織中,設(shè)定相同的掃描參數(shù),echo-shifted RF-spoiled GRE和RF-spoiled GRE序列能達(dá)到最優(yōu)信噪比的翻轉(zhuǎn)角均為10°。在相同的時(shí)間分辨率下,雖然echo-shifted RF-spoiled GRE的信噪比小于RF-spoiledGRE序列,但前者的溫度變化不確定度小于后者(分別為1.04°C和2.75°C)。2.SMS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)及在溫度監(jiān)控中的應(yīng)用用SENSE重建算法實(shí)現(xiàn)了SMS技術(shù);echo-shifted RF-spoiled GRE序列結(jié)合SMS技術(shù)測(cè)量仿體降溫實(shí)驗(yàn)中,用光纖溫度計(jì)標(biāo)定得到兩個(gè)層面的測(cè)溫誤差分別為:-0.01±0.06°C和0.01±0.06°C;HIFU加熱實(shí)驗(yàn)中,單次掃描時(shí)間為0.86 s。采用echo-shifted RF-spoiled GRE結(jié)合SMS得到兩個(gè)層面的溫度變化結(jié)果與echo-shifted RF-spoiled GRE單獨(dú)掃描對(duì)應(yīng)相同位置層面得到的溫度變化結(jié)果較為一致。結(jié)論研究表明echo-shifted RF-spoiled GRE序列具有較高的測(cè)溫精度及較高的時(shí)間分辨率。相同時(shí)間分辨率下,與傳統(tǒng)的RF-spoiled GRE序列相比,echo-shifted RF-spoiled GRE序列具有更低的溫度不確定度。使用SMS技術(shù)后,在保證測(cè)溫精度的同時(shí)不僅提高了時(shí)間分辨率,而且增大了空間覆蓋率。
【學(xué)位授予單位】：重慶醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R445.2
【圖文】：

圖 1-1 高強(qiáng)度聚焦超聲（HIFU）治療腫瘤原理示意圖 1-1 Diagram for the principle of High intensity focused ultrasound (HIFU) for tumor treatm共振成像引導(dǎo) HIFU 治療FU 治療中，為了能精確地將超聲能量投放到靶區(qū)，及時(shí)地評(píng)估治療引導(dǎo)和監(jiān)控顯得尤為重要。只有實(shí)時(shí)精確監(jiān)控 HIFU 治療過程中靶區(qū)和范圍，才能達(dá)到安全、高效的治療目的[11]。超聲（Ultrasound, US像（Magnetic resonance imaging, MRI）是主要的監(jiān)控 HIFU 治療手IFU 是根據(jù)治療過程中實(shí)時(shí)靶區(qū)組織的灰度變化來(lái)判斷治療效果的。以靶區(qū)出現(xiàn)團(tuán)塊狀高回聲改變或整體灰度明顯增加認(rèn)為靶區(qū)的組織壞死。有研究報(bào)道顯示，HIFU 治療過程中 US 監(jiān)控未觀察到灰度變時(shí)也已經(jīng)發(fā)生了凝固性壞死，而當(dāng)監(jiān)控中出現(xiàn)強(qiáng)回聲時(shí)，靶區(qū)可能度治療。可見US影像監(jiān)控HIFU治療和判斷損傷程度的方法存在局限

圖 2-1 Echo-shifted RF-spoiled GRE 序列圖。Fig. 2-1 Diagram of echo-shifted RF-spoiledGRE sequence..3 SMS 技術(shù)同時(shí)激發(fā)和采集多個(gè)層面的可能優(yōu)勢(shì)是在 MRI 的發(fā)展早期中實(shí)現(xiàn)的[52]。在的成像技術(shù)中，一組回波只包含單個(gè)層面的圖像信息，當(dāng)使用 SMS 技術(shù)時(shí)[5組回波可以包含多個(gè)層面的圖像信息[54]。基于 CAIPIRINHA 技術(shù)[50]的 SMS過同時(shí)激發(fā)和采集多層圖像的混疊信號(hào)，再通過接收線圈的空間靈敏度差異疊的多層圖像進(jìn)行重建，從而加快磁共振成像的掃描速度，減少掃描時(shí)間[55于對(duì)混疊區(qū)域作出平移，使得線圈靈敏度在空間上顯示出較大差異，線圈 g-fa起的信噪比下降并不明顯[56]。據(jù)有關(guān)報(bào)道，SMS 成像已為各種 MR 應(yīng)用提供數(shù)據(jù)采集和減少 RF 能量沉積[57]。最初在腦功能成像中引入 SMS 技術(shù)，其使[58,59]

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李雅芬;基于MRI測(cè)溫的HIFU致離體生物組織凝固性壞死的熱劑量研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2013年

2 王彬;準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像及其監(jiān)控聚焦超聲致組織損傷的研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2724002