基于Kalman滤波和生物传热模型的实时磁共振温度成像精度提升

作     者：吴锦超 仇诗涵 李沐恒 韦兴 陈秉耀 应葵 WU Jinchao;QIU Shihan;LI Muheng;WEI Xing;CHEN Bingyao;YING Kui

作者机构：清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084 清华大学医学院生物医学工程系北京100084 航天中心医院骨科北京100048 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2020年第60卷第4期

页      面：334-340页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61571257) 

主　　题：核磁共振成像 磁共振温度成像 生物传热模型 Kalman滤波 

摘      要：磁共振温度成像能够为肿瘤热疗消融提供实时、全局的温度场监控,是保障消融安全、有效进行的重要技术手段。然而,临床中磁共振温度成像信噪比较低,该现象在选用快速成像序列时尤为严重。针对这一问题,该文提出了基于Kalman滤波和生物传热模型对磁共振温度成像进行滤波的方法。该方法将生物传热模型改写成Kalman滤波方法的状态转移矩阵形式,并将模拟温度和磁共振测温值相结合,以获得具有高精度和高信噪比的估计温度。临床仿真实验表明,该方法能将测温均方根误差从6℃降至2℃;仿体实验表明,测量值与真实值的均方根误差从1.927℃下降到0.735℃,且信噪比显著提升。