基于质子共振频率理论的MRI测温方法的准确性研

【摘要】 对仿组织透明体模进行超声辐照使其发生温度变化，并通过光纤温度传感器和磁共振成像(MRI)测温序列对其进行同步监控研究，以探讨基于质子共振频率(PRF)理论的MRI测温方法的可行性，结果显示该方法能够测量靶区温度变化，但是其测温精度和测温速度均有待进一步提高。

【关键词】 磁共振测温;光纤温度传感器;温度序列;聚焦超声;温度监控

Accuracy Study of Magnetic Resonance Thermometry

　　based on Proton Resonance Frequency TheoryFAN Hua, ZOU Jianzhong, WANG Zhilong, LIU Yingjiang

　　(Department of Biomedical Engineering, Chongqing Medical University,

　　Chongqing Key Laboratory of Ultrasound Medical Engineering, Chongqing 400016, China)

　　Abstract：The selected fiber optic thermometer and MRI temperature sequence were used to synchronously monitor the temperature change of tissue-mimicking phantom during ultrasound exposure to investigate the feasibility of the MRI thermometry based on PRF theory. The result of experiments illustrates that this method can measure the temperature of target, but the accuracy and velocity of the method should need to improve further.

　　Key words：MR thermometry; Fiber optic thermometer; Temperature sequence; Focused ultrasound; Temperature monitoring

　　1 引 言

　　磁共振成像作为一种成像技术，具有无创无电离辐射等优点，除此之外，由于其多个参数与温度相关，因此，MRI还具有无创测温功能。这使得MRI能够对各种肿瘤热治疗过程进行影像和温度的双重监控，也使得MRI的应用范围得到进一步的拓宽。

　　2 基于PRF理论的MRI测温原理

　　MRI测温的原理主要分为三种：(1)利用温度与扩散系数之间的依赖关系;(2)利用温度与质子共振频率(PRF)的化学位移(chemical shift，CS)之间的依赖关系;(3)利用温度与纵向弛豫时间T1的依赖关系[1-3]。相对其他两种测温方法，PRF方法是目前研究最为成熟的一类方法[4-5]，该方法通过测量梯度回波(gradient-recalled echo，GRE)序列的相位改变值ΔΦ来估计相应的温度变化ΔT并获得温度分布图，二者之间的数学关系为：ΔT=ΔΦγ·α·β0·TE(1)。其中γ为旋磁比，α=-0.01ppm/℃为温度和水质子化学位移之间的比例系数，简称温度系数;B0为主磁场强度，TE为GRE序列的回波时间，ΔΦ则为温度变化过程中的GRE序列的相位改变大小[6]。从(1)式可以看出，温度变化量ΔT与相位改变ΔΦ之间呈线性比例关系。由于PRF法具有良好的线性，以及温度系数与组织种类无关等优点，因此，它有着最广泛的应用前景。不过，PRF方法也有不足之处：从公式(1)可以看出，温度对于相位移动的影响非常小，也就是说灵敏度很小，只有0.01 ppm/℃，因此任何量级在0.01 ppm的B0的波动，或者其他系统不稳定因素，都会影响相位移动的大小，从而产生温度误差，所以，基于PRF的MR无创测温法的准确性还受到质疑，需要对其进一步验证[6-7]。职称论文

　　用温度传感器和MR进行同步测量，是一个很好的检验MR测温的方法，但是由于MRI的强电磁场环境，因此，传统的温度传感器，如热电偶、热敏电阻等无法在其中使用，否则会导致传感器以及MRI装置都无法正常工作。

　　 3 荧光光纤温度计测温原理

　　经比较研究，本实验选定的是FOT Lab睰it(Lux