[发明专利]在运动器官的成像期间的参考库扩展

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年2月6日提交的美国临时专利申请No.61/595,338和No.61/595,341的优先权和权益，并且其全部内容通过引用包含于此。还参考了与此相同日期提交的题为“Reference-Based Motion Tracking During Non-Invasive Therapy”的PCT申请。

技术领域

本发明涉及基于参考的成像应用，并且尤其涉及基于参考的磁共振成像(MRI)。各种实施例涉及用于在图像引导的非侵入式治疗中的温度测量或器官跟踪的运动补偿。

背景技术

内部身体组织的磁共振(MR)成像可以用于许多医疗程序，包括诊断和外科手术。通常，如图1所示的MRI系统100包括静态场磁体102、一个或多个梯度场线圈104、射频(RF)发射器106、和RF接收器(未示出)。(在一些实施例中，使用相同的装置可替代地作为RF发射器或接收器。)磁体包括用于将患者110容纳其中并在患者上提供静态的相对均匀的磁场的区域108，其使得氢核自旋以对准并围绕磁场的总体方向旋进。自旋对准创建组织中的净磁化，其通常取决于组织的类型并且可以由此可以用于创建MR图像中的对比度。由梯度场线圈104生成的随时间变化的磁场梯度与静态磁场重叠以通过时空改变自旋的旋进频率来对空间信息进行编码。RF发射器106在患者110上发射RF脉冲序列以使得对准的自旋中的一些在短暂的高能未对准状态和对准状态之间交替，从而感应RF响应信号，其被称为MR回波或MR响应信号。为了获得MR图像，MR响应信号在整个(二维或三维)成像区域上积分并由RF接收器采样以产生构成原始图像数据的响应信号的时间序列。该原始数据被传递至计算单元112。时间序列中的每个数据点可以被解释为k空间(即，波矢量空间)中特定点处的依赖于位置的局部磁化的傅里叶变换的值，其中，波矢量k是梯度场的时间进展的函数。由此，通过对响应信号的时间序列进行傅里叶变换，计算单元112可以从原始数据重建组织的实空间图像(即，示出作为空间坐标的函数的所测量的磁化影响的组织性质的图像)。实空间MR图像之后可以向用户显示。

MRI系统100可以用来规划医疗程序，以及在程序期间协助定位和引导医疗器械并监视治疗进展。例如，在患者在MRI机器中的同时，可以使用医疗器械对患者执行医疗程序。医疗器械可以被插入患者中，或者非侵入式地使用，即在组织中产生治疗或诊断效果时放置在患者外部。MRI可以用于对患者的解剖区域成像，定位区域内的治疗目标，(优选地实时地)监测医疗器械(或其效果的焦点)相对于目标的位置，和/或监测目标组织中和周围的温度。

例如，医疗器械可以是聚焦超声装置114，其位于患者身体外部并且将超声能量聚焦至患者体内。超声波很好地穿透软组织，并且由于其短的波长，可以聚焦至具有几毫米的尺寸的斑点；因此，其可以用于高度定位的非侵入式外科手术——例如，在不对周围健康组织产生显著损害的情况下消融、凝固或以其他方式使癌组织坏死。超声聚焦系统一般利用声换能器表面或换能器表面的阵列以生成超声波束。换能器可以在几何上成形和定位以使得超声能量聚焦在与患者内的目标组织块相对应的“聚焦区域”。在波穿过组织传播期间，超声能量的一部分被吸收，引起温度升高以及最终细胞坏死——优选地在聚焦区域中的目标组织块。换能器阵列的各个表面或“元件”通常是单独可控的，即它们的相位和/或振幅可以被相互独立地设置(例如，使用具有合适延迟的“波束形成器”和用于元件的放大器电路)，允许波束在期望方向上前进，在期望距离处聚焦，并使其波束轮廓符合期望形状。由此，聚焦区域可以通过独立地调节输入至换能器元件中的电信号的振幅和相位来快速位移和/或再成形；换句话说，换能器元件可操作为相位阵列。