ITUB20155278A1 - Apparato di imaging tramite Risonanze Magnetiche (MRI) dedicato all?osservazione ad alta risoluzione dell?occhio umano comprendente magnete ultracompatto, ricevitore ad antenna multipla e tecniche hardware e software per il disaccoppiamento delle antenne e l?annullamento del rumore ambientale. e software per il disaccoppiamento delle antenne e l?annullamento del rumore ambientale. - Google Patents

Description

1. TITOLO:

DESCRIZIONE dell'invenzione avente per TITOLO:

"Apparato dì imaging tramite Risonanze Magnetiche { M RI) dedicato all'osservazione ad alta risoluzione dell'occhio umano comprendente magnete ultracompatto, ricevitore ad antenna multipla e tecniche hardware e software per il disaccoppiamento delle antenne e l'annullamento del rumore ambientale."

2. RIASSUNTO

La presente invenzione si riferisce ad uno scanner, dedicato allo studio delle patologie dell'occhio, in grado di raggiungere la stessa risoluzione spaziale ottenibile con un sistema "whole body" ad alto campo. Il miglioramento della risoluzione spaziale viene ottenuto migliorando il rapporto segnale rumore (SNR) del sistema ricevente tramite l'utilizzo di una pluralità di antenne riceventi che insistono sulla regione di spazio in cui è inserito l'occhio umano. L'apparato include un sistema di misura in tempo reale del coefficiente di accoppiamento reciproco delle antenne che costituiscono il ricevitore che permette di annullare l'accoppiamento reciproco delle stesse. Inoltre, al fine di evitare l'utilizzo di una gabbia di Faraday per l'eliminazione del rumore ambientale, è stata messa a punto una metodica innovativa che misura il rumore esterno misurato dalle antenne che costituiscono il ricevitore e lo sottrae alle stesse direttamente sui dati grezzi misurati dalle antenne stesse.

3. DESCRIZIONE

3.1 Motivazione dell'invenzione

Le prime immagini MRI dell'occhio umano, ancora rudimentali, furono ottenute nel 1983 (1), da allora la tecnica è evoluta con grande rapidità diventando il riferimento diagnostico per un numero sempre crescente di patologie{2*14). Nel caso dell'occhio l'MRI fornisce indicazioni cliniche ed anatomiche non ottenibili con altre tecniche. I risultati di grande interesse che si ottengono provengono dai centri di ricerca in cui alle ricerche sono associati specialisti in oftalmologia. L'oftalmologia clinica e la chirurgia oftalmica fanno tuttora un uso estremamente ridotto di tali risultati e potenziali possibilità. Le ragioni di ciò stanno nel fatto che le indagini sulla regione oculare vengono fatte con sistemi "whole body" che per le loro dimensioni, costo e complessità di installazione ed utilizzo sono collocate nei reparti di diagnostica per immagini dei centri ospedalieri. Il personale medico ed infermieristico di questi centri non ha una specifica preparazione di tipo oftalmologica e quindi sia la conduzione dell'analisi che la sua successiva lettura e refertazione risentono di questa scarsa conoscenza. Ciò fa si che la grande quantità di informazioni che l'analisi MRI della regione oculare potrebbe dare, va perduta.

Nel campo delle risonanze magnetiche sono stati sviluppati sistemi dedicati all'osservazione di parti limitate del corpo umano. Questi sistemi differiscono dai sistemi "whole body" per le loro dimensioni ridotte ed ovviamente per il costo. Sono già in produzione sistemi dedicati all'osservazione delle parti periferiche del corpo umano, sistemi dedicati alla mammografia e sono allo studio altre applicazioni. I sistemi dedicati operano normalmente su magneti che generano un campo magnetico compreso tra 0.15T e 0.3T e per tale ragione sono detti a basso campo. In questo scenario lo scopo della presente invenzione è quello dì mettere a punto uno scanner dedicato all'osservazione dell'occhio che per le sue caratteristiche di peso, dimensione, facilità d'uso, potenzialità diagnostiche sia utilizzabile direttamente in centri oftalmologici.

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12. N.Hosten, A. J.Lemke , B.Sander, R.Wassmuth, K.Terstegge, N. Bornfeld, R. Felix, "MR anatomy and small lesions of the eye: 13. improved delineation with a special surf ace coil.",Eur. Radiol. 7, 459-463 (1997)

14. R Zhang, T Wang, C Xie, X Un, Z Jiang, Z Wang, V Liu, V Luo, C Long, L He, P Wang and 0. Gao,"Evaluation of supporting role of a foldable capsular vitreous body with magnetic resonance imaging in thè treatment of severe retinal detachment in human eye s. "Eye (2011) 25, 794-802

3.2 Stato dell'arte precedente

Come detto in precedenza attualmente le indagini sulla regione oculare vengono fatte con sistemi "whole body" e non esistono sistemi dedicati. Nella letteratura brevettuale è reperibile un solo brevetto che descrive la messa a punto dì una bobina particolare per l'osservazione dell'occhio (EPO 0 437 049 A2). Tale brevetto descrive una bobina di superficie di forma circolare o ovale da collocarsi direttamente sopra l'occhio ed un sistema di sostegno della stessa che può avere la forma di un occhiale o di una lente a contatto. Tale dispositivo è comunque da usarsi nei normali sistemi "whole body" e non costituisce un sistema dedicato ma un semplice accessorio per gli scanner esistenti.

Altri brevetti riguardano l'utilizzo di particolari sequenze di acquisizione che rappresentano una semplice modalità di utilizzo delle apparecchiature esistenti.

Nella letteratura libera vi è un certo interesse sullo sviluppo di antenne di superficie in grado di migliorare il rapporto SNR. Tale interesse ha portato all'utilizzo di materiale superconduttivo ad alta temperatura in antenne singole o composite (15-17). Non sono presenti sviluppi strumentali direttamente rivolti allo sviluppo di sistemi specificamente dedicati all'osservazione dell'occhio.

15. JaroslawWosik, Lei-Ming Xie, Krzysztof Nesteruk, LianXue, James A. Bankson, and John D. HazIe/'Supereonducting Single and Phased-Array Probes for Clinical and Research MRI", IEEE TRAN SA CTI ONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 13, NO. 2, JUNE 2003

16 Erzhen Gao and Q,Y . Ma, "A Refined Circuit Model of High Temperature Superconducting Spirai Coils for MRI", IEEE TRANSACTION S ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 1 1, NO. I , MARCH 2001

17 DarkoBraeanovic, Ashraf A. Esmail, Stuart J. Penn, Stephen j. Webb, Tim W. Button, and Neil McN. Alford/'Surface YBazCu307 Receive Coils for Low Field MRI ", IEEE TRAN SA CTI ONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 1 I , NO. I, MARCH 2001

3.3 Descrizione dettagliata dello scanner dedicato

Lo scanner è formato dagli elementi mostrati in Figura 1 che includono tutto ciò che è necessario per il funzionamento di un imager MRI con le seguenti caratteristiche che lo rendono innovativo rispetto allo stato dell'arte:

3.3.1 Magnete:

Il magnete, il cui dimostrativo è mostrato in Fig. 2, è formato da 6 anelli di Halbach divisi in due sottogruppi, gli anelli interni e i due anelli esterni. Ciascun anello è formato da 16 blocchi di forma cilindrica a base esadecagonale (Fig.3). La magnetizzazione del blocco è perpendicolare all'asse del cilindro e diretto verso il centro di una delle facce. L'orientazione della magnetizzazione degli anelli è tale da effettuare una rotazione di 720° nell'arco di un giro. Un magnete posto nella posizione angolare a avrà quindi una orientazione della magnetizzazione pari a 2 a.

Come è visibile in Fig.4 i magneti interni son posti alla stessa distanza dall'asse del magnete mentre i due magneti terminali sono posti ad una distanza minore in modo da compensare parzialmente l'effetto della lunghezza finita del magnete. I supporti che tengono insieme il magnete sono di alluminio. Il campo magnetico è confinato all'interno del magnete dalla disposizione della magnetizzazione e non ha bisogno di una struttura in ferro né come giogo né in forma di polo. Ciò, a parità di dimensioni e di materiale usato, permette di ottenere il massimo valore possibile del campo magnetico.

Il materiale usato per shimmare il campo magnetico ed ottenere la richiesta omogeneità è collocato nella zona interna del magnete a stretto contatto termico con i blocchi principali e con la struttura metallica di sostegno. Ciò permette di evitare fluttuazioni termiche tra i diversi componenti del magnete e quindi permette di stabilizzare il magnete nel suo insieme ad una medesima temperatura. Per lo stesso motivo l'intero magnete sia all'interno che all'esterno è schermato termicamente tramite uno strato di materiale isolante.

Nel prototipo dimostrativo la distanza tra la parte esterna del magnete e l'inizio della regione di omogeneità è pari a 13cm e il diametro della regione di omogeneità è pari a 18cm. Ciò rende il magnete idoneo all'utilizzo per lo studio delle articolazioni periferiche, per applicazioni in campo oftalmico e per lo studio di piccoli animali domestici fino ad una massa di 18/20 kg. La massa di tale magnete è circa una massa di circa 130kg, il diametro interno libero di circa 28cm. In base a dati statistici (Head and face antropomorphy in adult U.S. civilians, J.W. Young, Civil Aeronautica! Institute, Federai Aviation Administration, Oklahoma, 1993) il valore medio della distanza mento/occhio di 12cm per gli uomini e llcm per le donne. La distanza verticale media, in posizione eretta, del mento dalla spalla è di 9cm per gli uomini e 8cm per le donne. Posizionando quindi la testa all'interno del magnete in modo che il bordo esterno arrivi alla spalle, la posizione degli occhi viene a trovarsi tra 21 cm e 19 cm dal bordo e quindi ben dentro il FOV del magnete.

Antenne riceventi:

L'insieme delle antenne riceventi indicate con il numero 4 in Fig. 1 , mostrato in maggior dettaglio in Fig. 5, è composto da tre distinti gruppi. Il primo (17) è formato da un numero N di antenne circolari di superficie avvolte a spirale piana (4 nella implementazione mostrata a titolo esemplificativo) e disposte assialmente all'occhio. Queste generano (e quindi ricevono) un campo magnetico oscillante perpendicolare alla direzione del campo magnetico statico. Il numero di queste antenne può essere aumentato con conseguente aumento del rapporto 5NR e quindi della risoluzione spaziale. Il secondo gruppo (18) è formato da due antenne che hanno la forma di due lettere "D" contrapposte e generano campi magnetici ortogonale fra di loro ed ortogonali alla direzione del campo magnetico statico. Il terzo gruppo (19) è formato da una antenna circolare avvolta a spirale e posta parallelamente alle due antenne a D ed ha lo scopo di misurare possibili componenti coerenti di RF portate all'interno della bobina stessa dal campione. A causa di questa specifica funzione sarà nel seguito chiamata Rx_est- I dati misurati dalle antenne sono in una fase successiva elaborati matematicamente in modo tale da eliminare l'effetto del mutuo accoppiamento tra le diverse antenne riceventi. Il funzionamento della tecnica dì disaccoppiamento per l'insieme di antenne è descritto con maggior dettaglio nel brevetto italiano N. 0001415634 presentato in data 12.12.2012 dal titolo "Bobina solenoidale composita in grado di migliorare il rapporto segnale rumore nella rilevazione di segnali in risonanza magnetica'', titolare: Sotgiu Antonello. Ai fini di poter, in modo più accurato, effettuare il disaccoppiamento tra le diverse antenne il disegno tradizionale della console è stato modificato come descritto più accuratamente nel paragrafo seguente.

Console:

In una analisi MRI la console ha il compito di temporizzazione l'acquisizione dei dati, di generare la RF necessaria per irradiare il sistema di spin, di generare le forme d'onda inviate agli amplificatori dei gradienti, di ricevere il segnale misurato dalle antenne riceventi e finalmente di trasmettere i dati all' host computer. In aggiunta a queste funzioni la console sviluppata per la presente invenzione ha il compito aggiuntivo di emettere, da ciascuna delle antenne Rx segnali a RF in onda continua o in forma pulsata e di misurare la risposta dalle altre antenne. La misura può essere fatta in assenza di campione in modo tale da evitare che la magnetizzazione indotta sul campione sìa rivelata dalle bobine riceventi. Nel caso si voglia determinare l'eventuale effetto del campione sul coefficiente di accoppiamento si può procedere con impulsi di bassa intensità (dell'ordine della frazione di Watt) misurando la risposta delle bobine riceventi durante l'impulso stesso e prima che il sistema di spin riesca a costituire un valore della magnetizzazione tale da influenzare la misura. Anche in questo caso si otterrà una misura abbastanza precisa del coefficiente dì accoppiamento. In modo più accurato le misure possono essere fatte in onda continua con intensità sufficientemente bassa (dell'ordine della frazione di Watt) e tale da non modificare la popolazione di spin del campione. Il contributo non voluto della magnetizzazione del campione può essere ulteriormente ridotto facendo la misura in presenza di un forte gradiente di campo in modo tale da distribuire il sistema di spin su una ampia regione di frequenze dell'ordine delle centinaia di chilohertz. Tale coefficiente di accoppiamento verrà usato successivamente, in fase di elaborazione dei segnali, per ottenere il disaccoppiamento tra le antenne e l'annullamento del segnale proveniente dall'esterno. A frequenze molto basse, ad esempio inferiori a 6/8 MHz tale determinazione può essere fatta una volta per tutte su un essere umano o su un phantom che ne simuli le caratteristiche contando sul fatto che le possibili differenze di proprietà dielettriche dei diversi campioni non modifichino i coefficienti di accoppiamento in modo significativo. A frequenze più alte >= 30 MHz in cui le perdite dielettriche aumentano, questo non è più garantito ed è opportuno che questa determinazione sia ripetuta per ogni campione. Il tempo necessario è comunque dell'ordine di alcune centinaia di millisecondi e pertanto non incide in nessun modo sul tempo di esame. Tale funzionalità non è presente nelle console attualmente in uso e rappresenta un forte elemento di innovazione. Essa può essere applicata sia alla console specificamente disegnata per l'analisi dell'occhio ma può trovare applicazione in console operanti a frequenze molto più alte (100MHz-400MHz) e destinate ad altre applicazioni.

Tecniche di disaccoppiamento:

Per illustrare il funzionamento delle tecniche matematiche utilizzate per ottenere il disaccoppiamento tra le antenne e la cancellazione del rumore ambientale facciamo riferimento al disegno di Fig. 5 e consideriamo per primo il caso della bobina 19 utilizzata come Rx-est e una qualunque delle antenne riceventi Rx appartenente indifferentemente o al gruppo delle antenne a D o a quello delle antenne circolari. Indicheremo con V2la tensione misurata ai capi della bobina Rx-3⁄4tdurante la ricezione e V2la tensione misurata ai capi della bobina Rx. Possiamo scrivere:

^2<=>$2 T<e>c2 k<@>cl

Vi = ec\+ k(S2r ec2

Dove S2Trappresenta la tensione ai capi della bobina ricevente , Rx, e dovuta al segnale proveniente dal sistema di spin, ec2ed eclle tensioni di rumore generate nelle antenne Rx e Rx este dovute alla resistività del conduttore costituente le antenne e k è il coefficiente dì accoppiamento. Se indichiamo con S = S2T+ ec2la tensione totale della bobina Rx in assenza di accoppiamento potremo scrivere:

V2= S kecl

V1= eci+ kS

Che con alcuni passaggi matematici portano a:

(Vi<~>kV2)

1 - k ^

V, - kv7

Ciò fa vedere come con l'adozione del dispositivo descritto sia possibile arrivare a determinare il contenuto di rumore che arriva alla bobina Rx-estche essendo posta nella direzione del campo non riceve segnale direttamente dal sistema di spin. Nello stesso tempo è possibile liberare il segnale S dal contributo di rumore proveniente dalla bobina Rx-este che si accoppia tramite il loro reciproco mutuo accoppiamento. Questa dimostrazione che, per semplicità di esemplificazione, è stata presentata per due antenne si estende immediatamente ad un numero N dì bobine. In tal caso invece di risolvere un sistema di due equazioni in due incognite si risolverà un sistema di N equazioni in N incognite.

Se supponiamo ora di avere 2 antenne Rx prese arbitrariamente dai due sistemi di antenne Rx di Fig. 5, potremo scrìvere con lo stesso significato dei simboli:

Vx= S1T+ ecl+ k(S2T+ ec2)

V2= S2T+ ec2+ k(S1T+ ecl)

Ponendo ora51= S1T+ ecle S2= S2T+ ec2e riarrangiando le due equazioni sì ottiene:

V"i V2= S|+ /r.S'i S2+ kS2

V1- v2= S1- kS1- s2+ kS2

Che è un sistema nelle due incognite S1ed S2immediatamente risolvìbile. Il metodo può essere applicato per un numero N di ricevitori e si traduce nella risoluzione punto per punto dì un sistema di N equazioni lineari ad N incognite.

Quindi per ogni punto di una acquisizione in cui N -1 antenne misurano il segnale proveniente dal campione con il rumore ad esso associato e 1 bobina è esposta al solo rumore è possibile, risolvendo un sistema di equazioni, determinare:

A. Il segnale e il rumore che compete a ciascuna bobina depurato dai contributi del mutuo accoppiamento;

B. Il rumore che arriva alla bobina usata come Rx este che non riceve direttamente il segnale proveniente dal sistema dì spin.

Questo rappresenta un primo risultato del sistema messo a punto per l'osservazione dell'occhio e cioè quello di aver osservato il campione con un numero di spire pari a m*{N-l) dove m è il numero di spire dì ciascun ricevitore ed (N-l) è il numero di ricevitori che effettivamente osservano il segnale proveniente dal campione. Nel caso portato come esempio nella presente esemplificazione in cui il numero di antenne riceventi è pari a 6 il guadagno in SNR rispetto all'osservazione con una bobina singola circolare è pari a 2.5. Nel caso di specie il guadagno è superiore in quanto le due antenne a 2D contrapposto nella zona di interesse hanno un guadagno maggiore in quanto la loro curva di sensibilità in funzione della distanza ha un massimo nella zona dove è collocato l'occhio e questo massimo è molto maggiore della sensibilità delle antenne circolari alla stessa distanza.

Riduzione del rumore coerente:

All'interno di una struttura completamente schermata il rumore presente nel ricevitore ha due origini, il campione stesso e i conduttori che formano il ricevitore. Tale rumore è incoerente ed ha un andamento in funzione della frequenza che può essere espresso come:

ο<ω>ο

Ci 1 ω<ω>0.

Dove M0rappresenta la magnetizzazione, ω0la frequenza angolare di rotazione degli spin e Ci e c2sono costanti dipendenti rispettivamente dal rumore del ricevitore e da quello del campione. Il costo di una struttura completamente schermata per eliminare segnali coerenti provenienti dall'esterno, che rappresentano un rumore aggiuntivo, è molto elevato e nel caso di magneti dedicati può rappresentare una frazione significativa del costo dell'apparato. Va notato inoltre notato come questo rumore possa essere significativamente superiore a quelli visti in precedenza ed entra all'interno dei ricevitori tramite il campione stesso. Il corpo umano è infatti conduttivo e i segnali elettromagnetici, presenti nell'ambiente, si propagano attraverso di esso. Vengono quindi introdotti all'interno delle antenne riceventi ed amplificati dalla presenza di circuiti risonanti. Esiste in proposito il brevetto US 5.986.531 che descrive un dispositivo composto da un tessuto conduttivo che può essere usato per schermare il campo a RF. Tale dispositivo è comunque ben lontano dall'essere ottimale in quanto il mettere a massa la pelle del paziente non elimina la penetrazione della RF attraverso i tessuti più interni e quindi la presenza dì RF proveniente dall'esterno all'interno delle antenne riceventi.

Tramite la tecnica descritta nel paragrafo 3.3.4 si ha a disposizione nella bobina Rxestil segnale del rumore depurata dal segnale degli spine si ha, quindi, la possibilità di utilizzare questa componente per annullare il suo effetto nelle antenne Rx. Il rumore presente nella bobina Rx estavrà due componenti e può essere scritto come ecoii+ eexcioè come somma di due contributi uno dovuto alla bobina stessa ed uno proveniente dall'esterno. Il rumore generato dal rame della bobina può essere reso estremamente piccolo particolarmente in sistemi che operano a basso campo. Infatti, mentre nelle antenne riceventi si ha la necessità di massimizzare il numero di spire per massimizzare il SNR, nel caso della antenna Rx estquesto non è necessario. Per tale motivo possiamo porre eex» ecoile considerare solo l'effetto del rumore esterno.

Facendo riferimento alla figura 7, possiamo notare come il magnete possa essere visto come una gabbia dì Faraday cilindrica con un'unica apertura su una delle due basi del cilindro (23). La testa del paziente è collocata circa al centro di tale cilindro. Se ora il collo del paziente viene messo a massa tramite un cordone di tessuto di rame, la superficie emittente può essere considerata come una superficie sferica posta circa al centro del magnete. In tale situazione l'accoppiamento delle singole antenne alla fonte di RF è descritto dall'efficienza delle antenne stesse che si determina inviando sulle antenne un segnale a RF di potenza nota e misurando l'intensità del campo a RF B1generato. Questa è una tecnica standard e il campo viene normalmente misurato tramite un analizzatore di reti misurando la deviazione in frequenza causata dall'introduzione di una sfera metallica di dimensioni note (18-19). In questo modo si ottengono le efficienze delle singole antenne e quindi una serie di coefficienti, pari al numero delle antenne, Al tÀ2... Anche misurano il campo generato dalle singole antenne e che danno il valore della forza elettromotrice misurato sulle singole antenne quando sono irradiate da un'emittente collocata nel punto di osservazione.

Il procedimento di riduzione del rumore oggetto della presente invenzione risulta quindi essere il seguente:

A. Per ciascun punto delle acquisizioni, tramite la tensione di rumore eex nai capi della bobina R*_estsi determina la potenza del rumore coerente Pgxn,

B. Tramite il valore d e I Teff icie nza>l„ della bobina Rx-estSidetermina il valore del campo coerente esternoBea,che genera tale tensione;

C. Tramite λ1,λ2...λη→si determinano i valori dei segnali indotti da tale campo sulle antenne Rx che vengono sottratti dai segnali misurati.

I valori delle efficienze sono grandezze che vengono misurate una volta per tutte e che caratterizzano le singole antenne in questo modo la tecnica può essere completamente automatizzata e non necessita di alcuna messa a punto per le singole acquisizioni.

L'effetto combinato del disegno del magnete che offre una gabbia di Faraday efficiente ottenuta tramite la schermatura con alluminio di tutta la parte esterna del magnete, la messa a terra del collo del paziente tramite un conduttore di stoffa di rame e l'utilizzo delle tecniche descritte per la riduzione del rumore esterno, elimina completamente la necessità dell'utilìzzo di un locale schermato per effettuare l'analisi.

L.C.MaierJ.C.SIater, J.Appl.Phys., 23(1), 68- 77(1952).

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4. Descrizione delle figure

Fig. 1

Scanner dedicato all'osservazione dell'occhio. I diversi componenti sono elencati nell'ordine con cui sono individuati in figura:

Struttura magnetica di forma circolare cilindrica.(l)

FOV sferico che nella presente implementazione ha un diametro di 18cm.(2)

Insieme di bobine che generano i gradienti di campo magnetico.{3) Tali bobine sono avvolte sulla superficie di un cilindro e formano uno strato concentrico al magnete.

Schematizzazione della collocazione delle antenne riceventi (illustrate in dettaglio in Fig.2).{4)

Console multicanale (5) che svolge le seguenti funzioni:

a) Stabilisce la temporizzazione degli eventi che costituiscono la sequenza;

b) Genera ì segnali a RF da inviare agli amplificatori a RF;

c) Genera le forme d'onda da inviare agli amplificatori dei gradienti;

d) Riceve i segnali provenienti dalle antenne tramite i preamplificatori;

e) Invia i dati all'Host computer.

Blocco di amplificatori (6) che include tre amplificatori per i gradienti ed un amplificatore per la RF.

Preamplificatori antenne riceventi{7). Tali preamplificatori sono a bassissimo rumore ed hanno un guadagno regolabile. Al loro interno un primo filtraggio antialiasing che permette di limitare la banda dei segnali che verranno successivamente digitalizzati.

Host computer{8): Da il via alla sequenza ed esegue le routine di cui al punto successivo.

Routines di disaccoppiamento/Riduzione rumore{9): Consistono negli algoritmi che eseguono le operazioni illustrate nei paragrafi 3.3.4 e 3.3.5.

Fig. 2

Disposizione del magnete che mostra i sei anelli di Halbach organizzati in due sottoinsiemi: anelli interni (10) ed anelli esterni (11). La struttura di sostegno è formata da 2 spalliere esterne (12), una spalliera interna (13) e da 4 anelli di sostegno (14). Tali elementi sono in alluminio e posti in stretto contatto termico con i blocchi magnetici. Elementi longitudinali (non mostrati in figura) connettono le spalliere e uniscono rigidamente i diversi elementi.

Fig. 3

Blocco cilindrico a base esadecagonale (15) con foro centrale per il fissaggio dei blocchi magnetici alla struttura in alluminio.

Fig. 4

Vista in sezione della parte interna del magnete che mostra i 4 anelli interni (10) e i due anelli esterni posti a distanza diversa. Gli elementi usati per lo shim sono posti nella regione, indicata con il numero 16 in figura, contigua agli anelli interni ed a stretto contatto con essi e con la struttura di sostegno. Il FOV (2) al cui interno deve essere inserito la parte del corpo in osservazione rappresenta una ampia frazione del volume interno ed ha un diametro pari a circa il 40% dell'altezza del magnete.

Fig. 5

a)Posizionamento delle antenne riceventi rispetto al FOV.

Antenne circolari (17). Il campo a RF generato da queste antenne è perpendicolare alla loro superficie e quindi perpendicolare alla direzione del campo magnetico statico.

Coppia di antenne a doppia D{18). Il campo generato da queste antenne è parallelo alla loro superficie e quindi perpendicolare al campo magnetico statico.

Bobina Rx_est(19). Il campo generato da questa bobina è lungo la direzione del campo statico. Durante la ricezione è insensibile al segnale proveniente dal sistema di spin dato che la componente oscillante della magnetizzazione è sul piano perpendicolare alla direzione del campo statico e quindi riceve solo la radiazione coerente proveniente daH'ambiente esterno tramite il campione.

B)Vista in pianta di una bobina a doppia D.

Fig.6

Dispositivo per la misura in tempo reale del coefficiente di accoppiamento. Il sintetizzatore di frequenze (20) fa parte della console e genera la RF che viene inviata sul sistema di spins. Prima dell'inizio delle misure, tramite lo "Switch" (21) ed il "Multiplexer" (22) un impulso di RF viene inviato successivamente a ciascuna delle antenne Rx ed alla bobina Rx_est*La potenza misurata sulle altre antenne permette di ottenere i coefficienti di accoppiamento kij.i.j = 1,2 ,,. ,,Ν. A frequenze relativamente basse, ad esempio <= 8MHz, tale procedura può essere fatta una volta per tutte al momento della caratterizzazione delle bobine. A frequenze più alte in cui la presenza del campione può modificare il coefficiente di accoppiamento la procedura può essere fatta prima dell'inizio delle sequenze di acquisizione e richiede un tempo di pochi secondi.

Fig.7

Gabbia di Faraday formata dalla copertura metallica in alluminio del magnete (23) e, dal lato di introduzione del pazienterà un anello di tessuto conduttivo di rame (24) collegato alla massa dal magnete (collegamento non visibile in figura) che ha il compito di portare al potenziale di massa la pelle del paziente all'altezza del collo. L'ingresso residuale di RF avviene principalmente tramite i tessuti interni giustificando l'ipotesi di modellizzare la sorgente del rumore come una sfera emittente interna collocata nella posizione del FOV del magnete.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per diagnostica tramite risonanza magnetica, dedicato all'osservazione di occhi di pazienti, comprendente un apparato configurato per generare un campo magnetico statico uniforme in un campo di vista (2), in cui l'apparato ha un asse longitudinale principale e comprende due arrangiamenti esterni (11) di magneti ad anello di Halbach ed una pluralità di arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach solidalmente accoppiati ad una struttura (13) di supporto, gli arrangiamenti interni (12) ed esterni (11) essendo posizionati ad altezze differenti tra loro lungo l'asse longitudinale principale dell'apparato in modo che i due arrangiamenti esterni (11) sono in due posizioni di estremità dell'apparato, i magneti degli arrangiamenti esterni (11) e degli arrangiamenti interni (12) essendo identici tra loro ed avendo una forma a prisma retto con base a poligono regolare avente P lati, dove P è preferenzialmente eguale al numero di magneti componenti l'anellol per cui il prisma retto ha un asse longitudinale e P facce laterali parallele a tale asse longitudinale, in Commento [AS1J: cui ogni magnete genera un campo magnetico diretto ortogonalmente al centro di una delle sue P facce laterali, ognuno degli arrangiamenti esterni (11) e degli arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach comprendendo P magneti tali che] i P magneti di ogni anello di Halbach sono disposti in modo che i loro assi longitudinali sono posizionati su una rispettiva circonferenza centrata sull'asse longitudinale principale dell'apparato ognuno ad una rispettiva posizione angolare et e gli assi longitudinali di due magneti adiacenti hanno una distanza angolare mutua pari a 360° /P ed in modo che i campi magnetieidi due magneti adiacenti sono orientati secondo due rispettive direzioni che formano tra loro un angolo pari a 720°/P, |in cui gli assi Commento [AS2): longitudinali dei magneti di ogni arrangiamento esterno (11) sono posizionati su una rispettiva circonferenza avente un primo raggio reste gli assi longitudinali dei magneti di ogni arrangiamento interno (12) sono posizionati su una rispettiva circonferenza avente un secondo raggio rint, dove il secondo raggio rintè maggiore del primo raggio reit, i.e. rwx^sjin cui l'asse longitudinale di ogni magnete di un arrangiamento interno (12) è posizionato ad una rispettiva posizione angolare a equidistante tra le posizioni angolari dei due magneti più vicini di ognuno dei due arrangiamenti adiacenti a quello cui appartiene il magnete considerato, jper cui il Commento [AS3J: campo di vista (2) ha forma di una sfera centrata nei centro geometrico della pluralità degli arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach, almeno uno dei due arrangiamenti esterni (11) di magneti ad anello di Halbach essendo provvisto di una apertura configurata per consentire l'accesso della testa di un paziente in modo che l'occhio del paziente sia all'interno del campo di vista (2), in cui il sistema comprende altresì M prime antenne (17), con N ≥ 1, configurate per generare nel campo di vista (2)un secondo campo perpendicolare alla direzione del campo magnetico statico, nonché almeno una coppia di seconde antenne (18), configurate per generare nel campo di vista (2) un terzo ed un quarto campo magnetico ortogonali fra di loro ed ortogonali alla direzione del campo magnetico statico, ed almeno una terza antenna (19), configurata per misurare eventuali componenti coerenti di radio frequenza dovute a radiazione ambientale, in cui il sistema comprende ulteriormente una console (5) collegata o collegabile ad un host computer (8), la console (5) essendo configurata per misurare coefficienti di accoppiamento reciproci tra tutte le N prime antenne (17), le seconde antenne (18) e detta almeno una terza antenna (19), e per trasmettere all'host computer (8) segnali ricevuti dalle M prime antenne (17), dalle seconde antenne (18) e da detta almeno una terza antenna (19), in cui l'host computer (8) è configurato, dopo la ricezione di una scansione di risonanza magnetica, per misurare, separare e cancellare almeno un rumore presente nei segnali ricevuti dalle M prime antenne (17) e dalle seconde antenne (18) sulla base dei segnale ricevuto da detta almeno una terza antenna (19), dove detto almeno un rumore è selezionato dal gruppo comprendente rumore coerente esterno, rumore generato da una o più delle N prime antenne (17), dalle seconde antenne (18) e da detta almeno una terza antenna (19), e rumore generato da un campione posizionato nell'apparato.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui le N prime antenne (17) sono antenne di superficie circolari avvolte a spirale piana, le N prime antenne (17) essendo opzionalmente quattro, i.e. opzionalmente N = 4.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ognuna delle seconde antenne (18) di detta almeno una coppia ha forma di due "D" contrapposte in corrispondenza del lato rettilineo, ed in cui detta almeno una terza antenna (19) è una antenna circolare avvolta a spirale, posta parallelamente alla coppia di seconde antenne (18).
4. 4. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il numero P di facce laterali di ogni magnete, pari al numero di magneti di ognuno degli arrangiamenti esterni (11) e degli arrangiamenti interni (12), è pari ad una potenza di 2, i.e. P = 2<k>con|k > 3), in cui il numero P è opzionalmente pari a 1S, i.e. P = 16.
5. 5. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il numero M di arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach è un numero pari, i.e. M = 2 h, in cui il numero M di arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach è opzionalmente pari a 6, i.e. M = 6.
6. 6. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la struttura (13) di supporto è realizzata in alluminio.
7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i due arrangiamenti esterni (11) di magneti ad anello di Halbach, la pluralità di arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach e la struttura (13) di supporto sono schermati termicamente mediante almeno uno strato di materiale termicamente isolante.
8. 8. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente altresì una pluralità di elementi primari di shim, configurati per essere magnetizzati, solidalmente accoppiati alla struttura (13) di supporto in corrispondenza di una zona interna della pluralità di arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach, in cui la zona interna è rivolta verso il campo di vista (2), ogni elemento primario di shim essendo provvisto di almeno una sede di alloggiamento configurata per alloggiare un corrispondente elemento secondario di shim configurato per essere magnetizzato, in cui opzionalmente ogni elemento primario di shim ha una forma cilindrica od una forma a parallelepipedo e comprende una sede di alloggiamento consistente in un foro centrale configurato per alloggiare un corrispondente elemento secondario di shim avente forma cilindrica.
9. 9. Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'apparato è configurato per realizzare una gabbia di Faraday mediante una schermatura esterna in alluminio degli arrangiamenti esterni (11) e degli arrangiamenti interni (12) di magneti ad anello di Halbach ed un conduttore, opzionalmente realizzato in stoffa di rame, configurato per collegare il collo di un paziente ad una massa dei magneti degli arrangiamenti esterni (11) e degli arrangiamenti interni (12).
10. 10. Metodo per cancellare almeno un rumore coerente esterno presente nei segnali ricevuti dalle N prime antenne (17) e dalle seconde antenne (18) del sistema per diagnostica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a (s, dove i segnali sono acquisiti da una pluralità di punti di acquisizione durante una scansione di risonanza magnetica, il metodo comprendendo le seguenti fasi: A. per ciascun punto di acquisizione, determinare una potenza di detto almeno un rumore coerente esterno 3⁄4j.ntramite una tensione di rumore eexnai capi di detta almeno una terza antenna (19); B. determinare un valore di un campo coerente esternoBe;cche genera tale tensionedi rumore eM71tramite un valore di efficienzadi detta almeno una terza antenna (19); C. determinare valori di segnali indotti da tale campo coerente esterno Bexsulle N prime antenne (17) e sulle seconde antenne (18) tramite rispettivi valori di efficienza delle N prime antenne (17) e sulle seconde antenne (18); D. sottrarre detti valori di segnali indotti determinati nella fase C dai rispettivi segnali ricevuti dalle M prime antenne (17) e dalle seconde antenne (18).