用于引导HIFU治疗的永磁开放式MRI系统研究

【摘要】：目前,永磁开放式MRI在HIFU治疗中的应用仍处在发展阶段,在系统软、硬件和成像方法等方面还有许多技术问题急需解决。本论文对术前、术中和术后等阶段存在的一些技术问题进行了研究,主要内容如下： 1.具有快速增益切换功能的数字接收机 在HIFU治疗的术前诊断中,需要尽可能精确地对病灶进行定位和边界勾勒。这就需要获得高分辨的MRI诊断图像,而常规的数字接收机将会面临动态范围不足的问题。本文提出了增益快速切换方法来提高接收机的动态范围,并研制出具有快速增益切换功能的数字接收机。对比实验证明,该方法可以有效提高数字接收机的动态范围。 2.MRI的正交线圈数字合成方法为了对病灶进行精确定位和边界勾勒,需要高质量的MRI图像。永磁MRI的一个不足之处在于图像信噪比比较低。提高接收通道的灵敏度对解决这一问题是十分关键的。本文针对现有正交合成技术的不足,提出了正交线圈数字合成方法来提高永磁MRI图像信噪比,最后进行了实验验证。 3.梯度系统延时的校正 在HIFU术前诊断中,需要利用T2加权像对病灶进行精确定位和边界勾勒。获得T2加权像一般采用的FSE成像序列。FSE是一种比较成熟的成像序列,随着其自身的不断完善,一些仪器上的非理想因素逐渐成为影响FSE图像质量的关键。本文针对梯度系统延时对FSE成像的影响,提出了多通道独立延时触发方法来校正梯度延时的方法,并研制了具有多通道独立延时触发功能的脉冲序列发生器。最后对梯度延时校正效果进行了验证。 4.多层同步成像技术研究 在临床诊断中,特别是在肝脏病变的诊断中,T1加权像可以提供重要的诊断信息,因此被作为常规扫描之一。在HIFU治疗中,T1加权像不但可以提供术前诊断信息,还可用于术后对治疗效果进行评估。然而,在永磁MRI系统中进行T1加权成像需要较短的TR,这将导致在一个TR时间内扫描的层数受到限制。本文提出了采用多层同步成像技术来解决这一问题,并对现有的多层同步成像技术进行了必要的改进。论文介绍了多层同步成像的原理及实现方法,并给出计算机模拟和成像实验结果。 5.MRI在HIFU术中监控的应用研究 HIFU治疗过程中,医生需要根据靶点及其周围组织的温度来决定所施加的热剂量。本文在永磁MRI系统上,对质子共振频率测温方法进行了研究；并提出采用导航回波技术和动态匀场方法来克服永磁系统磁场长期、短期波动,以及磁场的空间分布随时间改变等问题。在永磁MRI系统上进行测温实验,实验结果表明,采用导航回波技术和动态匀场方法可以有效提高永磁MRI测温精度。