基于质子共振频率理论的MRI测温方法的准确性研(2)

　　瞭ron,CA,USA)荧光光纤温度传感器作为同步测温元件。该温度计由多模光纤和在其顶部安装的基于荧光技术的测温探头组成。荧光测温探头在受到特定波长的光的激励后，会辐射出荧光能量;激励撤消后，荧光余晖也将逐渐衰减(见图1)，而该衰减就和环境温度密切相关，据此原理，就可测出环境温度。其最大的特点在于测温探头为非金属，因此不产生电磁干扰，特别适合在高电磁场等恶劣场合工作。温度信号通过滤波放大、模数转换等处理后，可以在计算机上进行实时显示和监控。

　　图1 荧光测温原理示意图

　　Fig 1 Schematic diagram of fluoroptic thermometry

4 同步测温验证实验

　　4.1 实验对象

　　以仿组织透明体模作为实验对象，该体模主要由40%(W/V)丙烯酰胺、过硫酸铵、脱气水和从新鲜鸡蛋中获取的蛋清混合而成。它具有与人体软组织相似的导热系数及生物学效应，能进行超声辐照加热试验，并能够在MRI上成像。

　　4.2 实验仪器

　　采用西门子和重庆海扶研发的MRgHIFU系统，该系统由MRI和高强度聚焦超声(HIFU)治疗系统两部分融合改进而成。MRI可实现解剖成像以及基于PRF方法的温度测量与成像，测温序列为GRE-TMap;而HIFU装置则用于对体模靶区进行辐照加热，以产生温度变化。同步测温装置采用FOT Lab-Kit光纤传感器。

　　4.3 实验方法

　　在盛放25℃脱气水的容器中放入体模，并安放MRI Body Matrix线圈，然后置入HIFU系统水囊内;测温探针插入到体模中，另一端则引出MR室外并经信号处理后与计算机相连，见图2。

　　4.3.1 在MRI上设置代表温度范围的伪彩色：蓝色(50-55℃)，绿色(55-60℃)，黄色(60-65℃)，红色(65-110℃)。

　　4.3.2 Localizer序列预扫描，以确定探针位置(靶区位置)位于超声换能器焦点范围内。

　　4.3.3启动光纤测温监控程序，而后对靶区进行定点超声辐照，辐照功率300 W，辐照时间10 s;辐照即刻扫描MR的GRE测温序列;辐照结束120 s后停止GRE序列温度监控和光纤温度监控。改变探针位置，每组重复辐照12次，辐照3组。

　　5 结果与分析

　　5.1 靶区温度分布图

　　MRI的GRE序列能够显示靶区的温度分布示意图(见图3);在每组实验中，随着辐照开始，靶区开始升温，靶区颜色也会由低温色端向高温色段变　Fig 3 Temperature map of target region during HIFU exposure化，辐照停止后，靶区温度下降，颜色也相应变化至低温色段，直至最后彩色全部消失，实验结果说明基于PRF原理的MRI测温能够反映靶区温度变化情况，此外还能够对各温度范围的面积大小予以数字显示。

　　5.2 同步测温数据对比

　　基于PRF的MRI测温方法除了能得到表征靶区温度分布的伪彩色图外，还可以2 mmⅹ2 mmⅹ2 mm大小区域为一个测温单元，进行温度值的测量。图4所示是焦点处的MRI与光纤的温度值测量结果对比(取其中2次结果)，从图中以及其他各组中都可以发现，在靶区温度变化较为缓慢时，二者的测量结果较为一致，而在温度急剧变化区域，则差距较大。现将温度变化速度Vt与测温差值ΔT之间的关系进行对比(见表1，取12次实验结果)，结果显示如果靶区温度变化速度小于1℃/s，则测温温差控制在3℃以内，而当温度变化速度更快时，则有可能出现平均达6℃以上的温差。

　　出现这样的结果与目前MRI测温的速度有很大关系，目前MRI测温速度约为1.5s/次，这样的速度还无法准确反映出快速的温度变化。而本实验中，体模受到HIFU辐照后会在几秒钟内就产生几十度的温度变化，所以，这时MRI测温就会出现较大误差。

　　5.3 同步测温结果的配对t检验