ITMI20102398A1 - Dispositivo per il rilevamento di sollecitazioni meccaniche in ambiente nmr - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
"DISPOSITIVO PER IL RILEVAMENTO DI SOLLECITAZIONI
MECCANICHE IN AMBIENTE NMR"
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il rilevamento di sollecitazioni meccaniche in ambiente NMR (Risonanza Magnetica Nucleare).
La presente invenzione si riferisce inoltre ad un'apparecchiatura per il rilevamento e l'elaborazione di sollecitazioni meccaniche in ambiente NMR, m cui viene impiegato il citato dispositivo.
La presente invenzione si riferisce altresì ad un sistema per effettuare risonanze magnetiche nucleari (NMR), in cui viene impiegata la citata apparecchiatura. Com' à ̈ noto, la risonanza magnetica nucleare (NMR) à ̈ una delle tecniche oggi più impiegate in campo medico per consentire al personale addetto di svolgere attività diagnostiche tramite immagini.
La NMR Ã ̈ in particolare molto considerata per l'accuratezza che consente nell'indagine dei tessuti molli rispetto ad altre tecniche, quali per esempio la tomografia computerizzata (TAC) o i rilevamenti di tipo radiografico .
Inoltre la NMR permette di effettuare indagini sulla funzionalità e l'attivazione di alcune aree cerebrali, in seguito ad opportuni stimoli somministrati al paziente, ottenendo informazioni complementari a quelle anatomiche .
La tecnica NMR prevede che il paziente sia sottoposto all'azione di un campo magnetico ad alta intensità , e che contestualmente si rilevi la precessione dello spin dei protoni (facenti parte del corpo del paziente) sotto l'effetto di tale campo.
A questo scopo, il paziente viene fatto sdraiare su un lettino, così da poter attraversare la porzione centrale di una struttura anulare o tubolare (in cui à ̈ alloggiato il toroide che genera il campo magnetico), la lunghezza assiale della quale può dipendere dal tipo di informazioni che devono essere rilevate.
Il fatto che il paziente sia immerso in un campo magnetico ad alta intensità impedisce sostanzialmente l'utilizzo di materiali ferromagnetici all'interno dell'area di rilevamento. Questo provoca limiti significativi nel momento in cui devono essere svolte operazioni di tipo cognitivo sul paziente, cioà ̈ operazioni in cui viene erogato uno stimolo al paziente, e se ne rileva poi la risposta.
A titolo esemplificativo, sono pesantemente limitate le possibilità di stimolazione mediante dispositivi elettronici pilotati da PC (come per esempio monitor, cuffie audio, generatori di radiazioni luminose, ecc.), e le possibilità di risposta da parte del paziente tramite pulsanti o altri dispositivi analoghi.
A queste restrizioni si aggiungono le complicazioni derivanti dal fatto che il paziente, quando posizionato all'interno del toroide, à ̈ difficilmente visibile dall'esterno. Va inoltre sottolineato che, all'interno del toroide, cioà ̈ nella zona di alloggiamento in cui il paziente à ̈ posizionato, gli spazi a disposizione sono fortemente limitati.
Tutto ciò premesso, durante lo svolgimento della risonanza magnetica à ̈ interessante effettuare controlli sulla movimentazione del paziente.
Ciò principalmente per due ordini di ragioni:
nel corso dell'esame, il paziente può involontariamente muoversi, per esempio a causa di spasmi non controllati o, più semplicemente, a causa della scomodità della posizione in cui viene a trovarsi oppure, ancora, a causa delle necessarie azioni di inspirazione ed espirazione; à ̈ quindi utile sapere se e come il paziente si à ̈ mosso, per poterne tenere conto al momento dell'analisi dei dati rilevati;
- nel corso dell'esame, può essere chiesto al paziente di effettuare certi movimenti (attività cognitive alle quali si à ̈ sopra brevemente accennato), per rilevare una serie di informazioni aggiuntive e/o per consentire alla macchina di raccogliere il maggior numero di dati possibile in maniera ottimale.
Attualmente, lo stato dell'arte mette a disposizione sistemi a fibra ottica che permettono di svolgere questo tipo di rilevamenti.
Questi sistemi comprendono un generatore di radiazione luminosa, posizionato all'esterno della zona investita dal campo magnetico utilizzato per la risonanza.
La radiazione luminosa à ̈ convogliata in una fibra ottica, montata sulla porzione di corpo del paziente della quale à ̈ necessario monitorare i movimenti.
Tale fibra ottica à ̈ realizzata secondo una particolare lavorazione, in modo che la trasmissione della luce al suo interno subisca una diminuzione di intensità proporzionale al piegamento della fibra in un determinato punto della stessa.
La fibra ottica à ̈ conformata sostanzialmente ad "U", così da presentare una prima estremità collegata al citato generatore di radiazione luminosa, una porzione centrale associata al paziente come sopra indicato, ed una seconda estremità , collegata ad un ricevitore ottico, anch'esso posizionato all'esterno della zona su cui agisce il campo magnetico.
A valle del ricevitore ottico à ̈ previsto un convertitore elettro-ottico, per convertire in un segnale elettrico il segnale ottico ricevuto; un'unità di elaborazione elettronica provvede poi a processare i dati così ricevuti ed a rendere fruibili i risultati all'operatore.
Questo tipo di apparecchiatura consente di effettuare rilevamenti di movimentazioni del paziente in maniera sufficientemente affidabile, dal momento che all'interno dell'area su cui incide il campo magnetico viene posizionata solamente una porzione di fibra ottica. Quest 'ultima, essendo realizzata sostanzialmente in materiale plastico, può ricevere radiazioni luminose e guidare la propagazione delle stesse senza che il campo magnetico provochi interferenze di sorta.
Tuttavia, si rilevano significativi svantaggi legati a questo tipo di sistemi.
Innanzitutto, l'apparecchiatura di rilevamento qui sopra brevemente descritta à ̈ caratterizzata da transitori di assestamento molto lunghi (che possono raggiungere, per esempio, 14-15 minuti) , causati dalla particolare struttura e funzionamento delle fibre ottiche impiegate. Questo si traduce chiaramente in una fonte di disagio per il paziente, il quale si trova a dover trascorrere all'interno del macchinario tempi ben più lunghi di quelli strettamente necessari allo svolgimento dell'esame NMR.
Inoltre, le particolari fibre ottiche impiegate risultano assai costose, proprio in virtù della lavorazione alla quale devono essere sottoposte per presentare le caratteristiche sopra descritte.
Un ulteriore svantaggio dei sistemi di tipo noto risiede nel fatto che, per ciascun rilevamento, deve necessariamente essere impiegata una rispettiva fibra ottica, che ha anche la funzione di trasmettere all'esterno i dati rappresentativi delle sollecitazioni meccaniche rilevate.
Scopo della presente invenzione à ̈ quindi mettere a disposizione un dispositivo per il rilevamento di sollecitazioni meccaniche in ambiente NMR che presenti tempi di risposta ridotti, evitando quindi di provocare disagi aggiuntivi al paziente sottoposto all'esame.
Un altro scopo del trovato à ̈ fornire un dispositivo caratterizzato da una struttura semplice e da bassi costi di realizzazione.
Scopo ulteriore dell'invenzione à ̈ mettere a disposizione un dispositivo che non sia influenzato dal campo magnetico generato per la NMR, e che non influenzi il corretto svolgimento della risonanza stessa.
Un altro scopo del trovato à ̈ fornire un dispositivo che possa essere abbinato con semplicità a dispositivi analoghi, in modo che una singola fibra ottica possa essere impiegata per portare all'esterno della zona di rilevamento le informazioni ottenute da una pluralità di dispositivi.
Questi ed altri scopi ancora sono sostanzialmente raggiunti da un dispositivo per il rilevamento di sollecitazioni meccaniche in ambiente NMR secondo quanto descritto nelle unite rivendicazioni.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi saranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita e non esclusiva dell'invenzione .
Tale descrizione à ̈ fornita qui di seguito con riferimento alle unite figure, anch'esse aventi scopo puramente esemplificativo e pertanto non limitativo, in cui:
la figura 1 mostra uno schema a blocchi di un dispositivo in accordo con il presente trovato, e di un'apparecchiatura in cui detto dispositivo à ̈ applicato; - la figura 2 mostra uno schema a blocchi di un elemento funzionale di figura 1;
la figura 3 mostra schematicamente un sistema per effettuare risonanze magnetiche in cui sono applicati il dispositivo e l'apparecchiatura di figura 1.
Con riferimento alle unite figure, con 1 Ã ̈ stato complessivamente indicato un dispositivo per il rilevamento di sollecitazioni meccaniche in ambiente NMR in accordo con il presente trovato.
II dispositivo 1 (figura 1) comprende innanzitutto un sensore elettromeccanico 10 predisposto a trasdurre una sollecitazione meccanica in un corrispondente segnale elettrico principale MES.
Il sensore 10 Ã ̈ predisposto ad essere montato su un paziente P.
La sollecitazione meccanica rilevata, quindi, Ã ̈ provocata dal paziente P stesso.
La sollecitazione individuata può essere, per esempio, una pressione, uno spostamento, una deformazione (come per esempio uno stiramento), ecc.
A titolo meramente esemplificativo, il sensore 10 può essere di tipo resistivo, cioà ̈ un sensore che varia la propria resistenza elettrica in funzione della sollecitazione alla quale à ̈ sottoposto.
Con riferimento al corpo del paziente P, il sensore 10 può rilevare, per esempio, deformazioni del torace dovute all'attività respiratoria, movimenti volontari in corrispondenza di prefissate articolazioni, quali ad esempio pressioni esercitate volontariamente con le dita, movimenti del capo, ecc.
Per evitare che il sensore 10 subisca interferenze dall'ambiente NMR, ed influenzi a sua volta l'analisi di risonanza magnetica che viene svolta, à ̈ previsto l'impiego di una serie di rivestimenti, comprendente almeno un primo rivestimento elettricamente isolante 11. II primo rivestimento elettricamente isolante 11 può essere realizzato, per esempio, in un materiale plastico .
Il primo rivestimento elettricamente isolante 11 preferibilmente ricopre interamente il sensore 10, lasciando tuttavia che uno o più terminali del sensore 10 stesso possano essere collegati ad altri dispositivi elettrici/elettronici, come quelli che saranno descritti in seguito.
11 dispositivo 1 comprende inoltre un primo rivestimento metallico 12 non ferromagnetico, montato esternamente al primo rivestimento elettricamente isolante 11.
Il primo rivestimento metallico 12 può essere realizzato, per esempio, in rame, alluminio, o altri metalli con proprietà analoghe.
II primo rivestimento metallico 12 può anche essere realizzato in una lega di nichel e ferro, nota con la denominazione "mu-metal" (Î1⁄4-metal).
Vantaggiosamente il primo rivestimento elettricamente isolante 11 previene il fatto che il primo rivestimento metallico 12 entri in contatto con il sensore 10.
Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende inoltre un primo rivestimento aggiuntivo 13 montato esternamente al primo rivestimento metallico 12 per isolare termicamente ed elettricamente il sensore 10 dal paziente P al quale detto sensore 10 Ã ̈ applicato.
Questa soluzione risulta vantaggiosa alla luce del fatto che il paziente, come detto, quando à ̈ sottoposto a risonanza magnetica si trova in una condizione di considerevole disagio; impedire che il sensore 10 possa provocare ulteriore fastidio, per esempio per il calore generato e/o per piccole scariche elettriche emesse, à ̈ sicuramente un aspetto positivo da considerare.
Il dispositivo 1 comprende inoltre un circuito di gestione 20, collegato al sensore 10.
Preferibilmente il collegamento tra il sensore 10 ed il circuito di gestione 20 Ã ̈ ottenuto tramite cavi opportunamente isolati e schermati.
Preferibilmente, la lunghezza dei cavi à ̈ ridotta al minimo, per evitare problematiche di disturbo; in alternativa il sensore 10 può essere connesso direttamente al circuito di gestione 20 tramite saldatura .
Il circuito di gestione 20 riceve il segnale elettrico principale MES, e genera un corrispondente segnale ottico OS, rappresentativo del contenuto informativo del segnale elettrico principale MES.
In altri termini, il circuito di gestione 20 provvede ad elaborare e convertire il segnale elettrico principale MES in un corrispondente segnale ottico.
Scendendo in maggiore dettaglio (figura 2), il circuito di gestione 20 comprende preferibilmente un partitore di tensione 24, per leggere in maniera sostanzialmente diretta ed immediata il segnale elettrico principale MES.
Il partitore di tensione 24 comprende sostanzialmente un resistore R, collegato ad un terminale mantenuto ad una tensione di riferimento VV, ed una coppia di terminali Tl, T2, ai quali à ̈ collegato il sensore 10.
Preferibilmente, il terminale T2 Ã ̈ un terminale di massa .
Va notato che la lettura del segnale elettrico principale MES tramite un semplice partitore contribuisce ad evitare interferenze reciproche tra il campo magnetico utilizzato per la risonanza magnetica ed il funzionamento del dispositivo 1. Viceversa, soluzioni circuitali alternative presentanti, per esempio, amplificatori operazionali, possono provocare problemi in questo senso, a causa delle correnti indotte dal campo magnetico, che potrebbero risultare amplificate. Preferibilmente il circuito di gestione 20 comprende inoltre un microcontrollore 25, collegato al partitore 24, ed in particolare al terminale Tl di detto partitore 24.
Il microcontrollore 25 ha il compito di campionare il segnale elettrico principale MES, ottenendo un corrispondente segnale campionato SS.
Vantaggiosamente, il riferimento di clock per il campionamento à ̈ ottenuto tramite un oscillatore RC interno al microcontrollore 25. Questa scelta risulta preferibile rispetto ad altre soluzioni circuitali in cui l'oscillatore à ̈ realizzato utilizzando un quarzo collocato all'esterno del microcontrollore, in virtù della minore suscettibilità al campo magnetico nella zona di alloggiamento del paziente.
Preferibilmente il circuito di gestione 20 comprende inoltre un convertitore elettro-ottico principale 26, collegato al microcontrollore 25 per convertire il segnale campionato SS. In questo modo viene ottenuto il citato segnale ottico OS, che viene fornito in uscita dal circuito di gestione 20.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprende un secondo rivestimento elettricamente isolante 21 associato al circuito di gestione 20 per isolare elettricamente lo stesso .
Il secondo rivestimento elettricamente isolante 21 può essere realizzato, per esempio, in un materiale plastico.
Il secondo rivestimento elettricamente isolante 21 preferibilmente ricopre interamente il circuito di gestione 20, lasciando tuttavia che uno o più terminali del circuito di gestione 20 stesso possano essere collegati ad altri dispositivi elettrici/elettronici, come per esempio il citato sensore 10.
Preferibilmente, il primo rivestimento elettricamente isolante 11 ed il secondo rivestimento elettricamente isolante 21 sono realizzati con un medesimo materiale. In una forma di realizzazione preferita, il secondo rivestimento isolante può comprendere un corpo scatolare di alloggiamento (non illustrato), in cui il circuito di gestione 20 à ̈ posizionato.
Tale corpo scatolare può presentare, per esempio, conformazione sostanzialmente parallelepipeda.
Il citato corpo scatolare può presentare uno sportello di apertura incernierato al resto della struttura, per consentire un accesso al circuito di gestione 20, per esempio per motivi di manutenzione.
II corpo scatolare può altresì presentare un'ulteriore apertura, per consentire la connessione con il sensore 10 e con la fibra ottica OF.
Vantaggiosamente il dispositivo 1 comprende inoltre un secondo rivestimento metallico 22 non ferromagnetico, montato esternamente al secondo rivestimento elettricamente isolante 21.
11 secondo rivestimento metallico 22 può essere realizzato, per esempio, in rame, alluminio, o altri metalli con proprietà analoghe.
II secondo rivestimento metallico 22 può anche essere realizzato in una lega di nichel e ferro, nota con la denominazione "mu-metal" (Î1⁄4-metal).
Preferibilmente il primo ed il secondo rivestimento metallico 12, 22 sono realizzati con uno stesso materiale.
Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende inoltre un secondo rivestimento aggiuntivo 23 montato esternamente al secondo rivestimento metallico 22 per isolare termicamente ed elettricamente il circuito di gestione 20 dal paziente P.
Vantaggiosamente il dispositivo 1 comprende inoltre una unità di alimentazione 40 a batteria per alimentare almeno il circuito di gestione 20.
A titolo esemplificativo, l'unità di alimentazione 40 può essere una batteria a polimeri di litio.
Se necessario, l'unità di alimentazione 40 può essere utilizzata anche per alimentare il sensore 10.
In una forma di realizzazione preferita, l'unità di alimentazione 40 à ̈ montata all'interno del citato corpo scatolare, in cui à ̈ alloggiato anche il circuito di gestione 20.
L'unità di alimentazione 40 à ̈ importante poiché à ̈ molto difficile "portare" energia elettrica all'interno della zona in cui la risonanza magnetica viene effettuata; à ̈ quindi vantaggioso che i circuiti elettrici/elettronici che operano in tale zona siano energeticamente autonomi. Va notato che sia l'unità di alimentazione 40 a batteria, sia i vari componenti elettrici/elettronici facenti parte del dispositivo 1, sono vantaggiosamente selezionati in modo da essere compatibili con le operazioni di NMR svolte nella zona di alloggiamento del paziente. In altre parole, tutti i componenti del dispositivo 1 sono scelti in modo da non essere influenzati da e da non influenzare il campo magnetico utilizzato per la risonanza magnetica.
Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende inoltre un connettore ottico 30, associato al circuito di gestione 20 e collegabile ad una fibra ottica OF, per fornire in uscita il segnale ottico OS.
Preferibilmente, il connettore ottico 30 Ã ̈ realizzato in materiale plastico.
Come schematicamente mostrato nelle figure 1 e 3, in condizioni di utilizzo del dispositivo 1 il connettore ottico 30 à ̈ collegato ad una fibra ottica OF affinché il segnale ottico OS possa essere inviato alla circuiteria predisposta alla elaborazione dello stesso.
Nella figura 1 Ã ̈ mostrata un'apparecchiatura 100 per il rilevamento e 1'elaborazione di sollecitazioni meccaniche generate in ambiente NMR.
Tale apparecchiatura 100 comprende, oltre al citato dispositivo 1, anche la fibra ottica OF.
La fibra ottica OF presenta una prima estremità 0F1 ed una seconda estremità OF2 opposta alla prima.
La prima estremità OFl à ̈ collegata al dispositivo 1, ed in particolare al citato connettore ottico 30, per consentire una trasmissione del segnale ottico OS generato dal circuito di gestione 20.
L'apparecchiatura 100 comprende inoltre un convertitore elettro-ottico ausiliario 110 per convertire il segnale ottico OS in un segnale elettrico ausiliario AES.
In pratica, il convertitore elettro-ottico ausiliario 110 à ̈ collegato alla seconda estremità OF2 della fibra ottica OF e, a partire dal segnale ottico OS, genera un corrispondente segnale elettrico ausiliario AES, presentante un contenuto informativo sostanzialmente identico a quello del segnale ottico OS.
L'apparecchiatura 100 comprende inoltre un'unità di elaborazione 120 collegata al convertitore elettroottico ausiliario 110 per ricevere il segnale elettrico ausiliario AES ed elaborare i contenuti informativi dello stesso.
L'unità di elaborazione 120 può essere configurata, per esempio, per fornire rappresentazioni grafiche delle sollecitazioni meccaniche rilevate dal dispositivo 1.
In aggiunta o in alternativa, l'unità di elaborazione 120 può essere associata al dispositivo di elaborazione 213 (che sarà meglio descritto in seguito), che ha il compito di predisporre gli esiti della risonanza magnetica effettuata. In questo modo, l'esame può essere condotto tenendo vantaggiosamente in considerazione le sollecitazioni meccaniche rilevate dal dispositivo 1. II dispositivo 1 e l'apparecchiatura 100 possono essere vantaggiosamente impiegati, come detto, in un sistema 200 per effettuare risonanze magnetiche nucleari (NMR). Il sistema 200 comprende innanzitutto una struttura 210 di rilevamento ed analisi.
La struttura 210 comprende una zona Z di alloggiamento del paziente P.
La zona Z à ̈ all'interno di una struttura anulare o tubolare, e si sviluppa preferibilmente lungo l'asse longitudinale di tale struttura anulare o tubolare. Tale struttura anulare o tubolare contiene un toroide T impiegato per la generazione del campo magnetico ad alta intensità utilizzato per effettuare l'esame NMR.
La struttura 210 comprende inoltre mezzi di controllo 211 predisposti a cooperare con il citato toroide T per la generazione di radiazioni magnetiche indirizzate sul paziente P.
Queste radiazioni hanno lo scopo di perturbare la struttura nucleare della porzione di interesse del paziente P, così da consentire il rilevamento di dati relativi proprio a tale porzione.
La struttura 210 comprende inoltre mezzi di ricezione 212, associati a detti mezzi di generazione 211 per ricevere corrispondenti radiazioni emesse dal paziente P.
I mezzi di ricezione 212 in pratica ricevono le radiazioni emesse dal corpo del paziente P a seguito della perturbazione causata dalle citate radiazioni magnetiche .
In questo modo à ̈ possibile rilevare informazioni utili sulle condizioni di salute del paziente, ed in particolare della porzione del corpo presa in esame.
Il sistema 200 comprende inoltre un dispositivo di elaborazione 213 associato ai mezzi di generazione 211 ed ai mezzi di ricezione 212, per fornire esiti rappresentativi della risonanza magnetica effettuata sul paziente P.
Il dispositivo di elaborazione 213 può comprendere, per esempio, un convenzionale PC, opportunamente programmato per ricevere segnali rappresentativi delle radiazioni rilevate dai mezzi di ricezione 212 e fornire, per esempio, rappresentazioni grafiche delle porzioni del corpo del paziente che sono state sottoposte a NMR.
Essendo la tecnica NMR ben nota, così come le apparecchiature con le quali può essere effettuata, la descrizione non entrerà in maggiore dettaglio con riferimento al sistema 200.
In questo contesto, come schematicamente illustrato in figura 3, il sensore 10 Ã ̈ montato sul paziente P, esemplificativamente sul ginocchio di quest'ultimo, all'interno della zona Z di alloggiamento.
Anche il circuito di gestione 20 à ̈ posizionato all'interno della zona Z di alloggiamento, in prossimità del paziente P.
La fibra ottica OF à ̈ posizionata parzialmente all'interno e parzialmente all'esterno della zona Z di alloggiamento, così da consentire una connessione con l'unità di elaborazione 120.
Il convertitore elettro-ottico ausiliario 110 e l'unità di elaborazione 120 sono posizionati all'esterno della zona Z di alloggiamento.
L'invenzione consegue importanti vantaggi.
Innanzitutto, il dispositivo in accordo con l'invenzione (unitamente all'apparecchiatura ed al sistema in cui à ̈ utilizzato) presenta tempi di risposta molto ridotti, ed evita quindi disagi aggiuntivi al paziente sottoposto all'esame NMR.
Un altro vantaggio del trovato si riscontra nella struttura semplice e nei bassi costi di realizzazione dello stesso.
Un vantaggio aggiuntivo à ̈ costituito dal fatto che il dispositivo in accordo con il trovato non à ̈ influenzato dal campo magnetico generato per la NMR, e non influenza a sua volta il corretto svolgimento della risonanza magnetica .
Un ulteriore vantaggio del trovato consiste nel fatto che tramite la fibra ottica OF impiegata à ̈ possibile trasmettere all'esterno della zona Z di alloggiamento del paziente le informazioni ottenute tramite diversi dispositivi di rilevamento analoghi al citato dispositivo di rilevamento 1. Infatti, i segnali elettrici generati dai vari dispositivi di rilevamento possono essere convertiti in segnali ottici e, tramite note operazioni di multiplexing, trasmessi all'interno di un medesimo supporto fisico, cioà ̈ la fibra ottica OF. Al momento della ricezione, per esempio in corrispondenza del convertitore elettro-ottico ausiliario 110, i segnali possono subire un'operazione di de-multiplexing, così che le informazioni provenienti da ciascun singolo sensore possano essere separate ed individuate .
Viceversa, i sistemi di tipo noto, facenti uso delle sopra citate fibre ottiche ottenute con tecnologie particolarmente elaborate, devono necessariamente fare uso di una singola fibra ottica (cioà ̈ di una intera apparecchiatura di rilevamento) per ciascun rilevamento, dal momento che il sensore à ̈ costituito da una porzione della fibra ottica stessa, e non vi à ̈ la possibilità di convogliare i segnali provenienti da più sensori in un singolo supporto che colleghi l'interno della zona Z di alloggiamento con l'esterno.
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il rilevamento di sollecitazioni meccaniche in ambiente NMR comprendente: un sensore elettromeccanico (10) predisposto a trasdurre una sollecitazione meccanica in un corrispondente segnale elettrico principale (MES); un primo rivestimento elettricamente isolante (11) associato a detto sensore (10) per isolare elettricamente lo stesso; - un primo rivestimento metallico (12) non ferromagnetico montato esternamente a detto primo rivestimento elettricamente isolante (11) per schermare il sensore (10) da un campo magnetico generato in una risonanza magnetica nucleare; - un circuito di gestione (20) collegato a detto sensore (10) per: ricevere dal sensore (10) detto segnale elettrico principale (MES) rappresentativo della sollecitazione meccanica alla quale detto sensore (10) à ̈ sottoposto; - generare un corrispondente segnale ottico (OS), rappresentativo del contenuto informativo di detto segnale elettrico principale (MES); - un secondo rivestimento elettricamente isolante (21) associato a detto circuito di gestione (20) per isolare elettricamente lo stesso; un secondo rivestimento metallico (22) non ferromagnetico montato esternamente a detto secondo rivestimento elettricamente isolante (21) per schermare il circuito di gestione (20) da detto campo magnetico; - un connettore ottico (30) associato a detto circuito di gestione (20) e collegabile ad una fibra ottica (OF) per fornire in uscita detto segnale ottico (OS); una unità di alimentazione (40) a batteria per alimentare almeno detto circuito di gestione (20).
- 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 in cui detto circuito di gestione (20) comprende inoltre: - un partitore di tensione (24) per una lettura di detto segnale elettrico principale (MES); - un microcontrollore (25) collegato a detto partitore (24) per campionare detto segnale elettrico principale (MES) e generare un corrispondente segnale campionato (SS).
- 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 in cui detto circuito di gestione (20) comprende inoltre un convertitore elettro-ottico principale (26) per convertire detto segnale campionato (SS) ed ottenere detto corrispondente segnale ottico (OS).
- 4 . Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre un primo rivestimento aggiuntivo (13) montato esternamente a detto primo rivestimento metallico (12) per isolare termicamente ed elettricamente detto sensore (10) da un paziente al quale detto sensore (10) Ã ̈ applicato.
- 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre un secondo rivestimento aggiuntivo (23) montato esternamente a detto secondo rivestimento metallico (22) per isolare termicamente ed elettricamente detto circuito di gestione (20) da un paziente al quale detto sensore (10) Ã ̈ applicato.
- 6. Apparecchiatura per il rilevamento e l'elaborazione di sollecitazioni meccaniche in ambiente NMR comprendente : un dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; - una fibra ottica (OF), avente una prima estremità (OFl) collegata con detto dispositivo (1) per ricevere detto segnale ottico (OS); - un convertitore elettro-ottico ausiliario (110) per convertire detto segnale ottico (OS) in un segnale elettrico ausiliario (AES); un'unità di elaborazione (120) collegata a detto convertitore elettro-ottico ausiliario (110) per ricevere detto segnale elettrico ausiliario (AES) ed elaborare i contenuti informativi dello stesso.
- 7. Sistema per effettuare risonanze magnetiche (NMR) comprendente: una struttura (210) di rilevamento e analisi comprendente: - una zona (Z) di alloggiamento di un paziente (P); - un toroide (T) per la generazione di radiazioni magnetiche indirizzate su detta zona (Z) di alloggiamento; - mezzi di generazione (211) attivi su detto toroide (T) per cooperare con lo stesso alla generazione di dette radiazioni magnetiche; mezzi di ricezione (212) di corrispondenti radiazioni emesse da detto paziente (P); - un dispositivo di elaborazione (213) associato a detti mezzi di generazione (211) e mezzi di ricezione (212) per fornire esiti rappresentativi di una risonanza magnetica di detto paziente (P) - un'apparecchiatura (100) secondo la rivendicazione 6, in cui: - detto sensore (10) à ̈ montato su detto paziente (P), all'interno di detta zona (Z) di alloggiamento; - detto circuito di gestione (20) à ̈ posizionato all'interno di detta zona (Z) di alloggiamento; - detta fibra ottica (OF) à ̈ posizionata parzialmente all'interno e parzialmente all'esterno di detta zona (Z) di alloggiamento; detto convertitore elettro-ottico ausiliario (110) e detta unità di elaborazione (120) sono posizionate all'esterno di detta zona (Z) di alloggiamento .
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5038785A (en) * | 1985-08-09 | 1991-08-13 | Picker International, Inc. | Cardiac and respiratory monitor with magnetic gradient noise elimination |
| US5246013A (en) * | 1989-12-22 | 1993-09-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Probe, system and method for detecting cartilage degeneration |
| WO2000019244A1 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | The Government Of The United States Of America Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services | Ultrasound array and electrode array for hall effect imaging |
| US20030011283A1 (en) * | 1997-09-08 | 2003-01-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive device |
| US20050187464A1 (en) * | 2002-05-17 | 2005-08-25 | Ho Vincent B. | Respiratory referenced imaging |
| US20070167705A1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-07-19 | Chiang Alice M | Integrated ultrasound imaging system |
| DE102007046171A1 (de) * | 2007-09-26 | 2009-04-09 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Sensorvorrichtung für die Messung feinmotorischer Handfunktionen |
| US7519413B1 (en) * | 2003-02-20 | 2009-04-14 | S.A. Instruments, Inc. | Apparatus and method for measuring motion in a strong magnetic field |
| US20100234722A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Milan Trcka | Interactive mri system |
-
2010
- 2010-12-23 IT ITMI2010A002398A patent/IT1403287B1/it active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5038785A (en) * | 1985-08-09 | 1991-08-13 | Picker International, Inc. | Cardiac and respiratory monitor with magnetic gradient noise elimination |
| US5246013A (en) * | 1989-12-22 | 1993-09-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Probe, system and method for detecting cartilage degeneration |
| US20030011283A1 (en) * | 1997-09-08 | 2003-01-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive device |
| WO2000019244A1 (en) * | 1998-09-30 | 2000-04-06 | The Government Of The United States Of America Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services | Ultrasound array and electrode array for hall effect imaging |
| US20050187464A1 (en) * | 2002-05-17 | 2005-08-25 | Ho Vincent B. | Respiratory referenced imaging |
| US7519413B1 (en) * | 2003-02-20 | 2009-04-14 | S.A. Instruments, Inc. | Apparatus and method for measuring motion in a strong magnetic field |
| US20070167705A1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-07-19 | Chiang Alice M | Integrated ultrasound imaging system |
| DE102007046171A1 (de) * | 2007-09-26 | 2009-04-09 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Sensorvorrichtung für die Messung feinmotorischer Handfunktionen |
| US20100234722A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Milan Trcka | Interactive mri system |
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| Publication number | Publication date |
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