RU133324U1

RU133324U1 - MAGNETIC RESONANCE TOMOGRAPH WITH DYNAMIC POLARIZATION OF NUCLEI

Info

Publication number: RU133324U1
Application number: RU2012131795/28U
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Богачев; Валерий Залманович Драпкин; Михаил Николаевич Князев; Вячеслав Вячеславович Фролов; Юлия Сергеевна Черненко
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-10-10

Abstract

Магнитно-резонансный томограф с динамической поляризацией ядер, содержащий источник магнитного поля в виде резистивного магнита, внутри которого находятся система катушек для создания импульсных градиентных магнитных полей и индукционный датчик сигналов ядерного магнитного резонанса, систему питания резистивного магнита и градиентных катушек, генератор радиочастотных импульсов с частотой заполнения, равной частоте ядерного магнитного резонанса, контур возбуждения высокочастотного электромагнитного поля, генератор высокочастотных импульсов с частотой заполнения, равной частоте электронного парамагнитного резонанса, усилитель и детектор сигнала ядерного магнитного резонанса, контроллер и ЭВМ, отличающийся тем, что в схему томографа введены устройство изменения частоты заполнения высокочастотных импульсов, соединенное с высокочастотным генератором импульсов с частотой заполнения, равной частоте электронного парамагнитного резонанса, устройство изменения частоты контура возбуждения высокочастотного электромагнитного поля, соединенное с этим контуром, и синхронизатор, соединенный с указанными устройствами и коммутатором.A magnetic resonance magnetic resonance imager containing a magnetic field source in the form of a resistive magnet, inside of which there is a coil system for creating pulsed gradient magnetic fields and an induction sensor for nuclear magnetic resonance signals, a resistive magnet and gradient coil power supply system, a radio frequency pulse generator with a frequency filling equal to the frequency of nuclear magnetic resonance, the excitation circuit of a high-frequency electromagnetic field, a high-frequency generator pulses with a filling frequency equal to the frequency of electron paramagnetic resonance, an amplifier and a detector of a nuclear magnetic resonance signal, a controller and a computer, characterized in that a tomograph circuit includes a device for changing the filling frequency of high-frequency pulses connected to a high-frequency pulse generator with a filling frequency equal to a frequency electron paramagnetic resonance, a device for changing the frequency of the excitation circuit of a high-frequency electromagnetic field connected to this circuit, and nhronizator coupled with said device and a switch.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области технических средств визуализации невидимой внутренней структуры исследуемого объекта по результатам специальным образом организованного эксперимента и может быть использована для неинвазивной медицинской диагностики внутренних органов человека, в экспериментах по физиологии животных и растений, для изучения структуры пористых сред и материалов, для получения характеристик движения жидкости в гидравлических системах и химических реакторах.The proposed utility model relates to the field of technical means of visualizing the invisible internal structure of the studied object according to the results of a specially organized experiment and can be used for non-invasive medical diagnosis of human internal organs, in experiments on the physiology of animals and plants, for studying the structure of porous media and materials, to obtain fluid flow characteristics in hydraulic systems and chemical reactors.

Известны технические средства аналогичного назначения, использующие различные конструктивные реализации для достижения технического результата, в том числе использующие явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР).Known technical means for a similar purpose, using various design implementations to achieve a technical result, including those using the phenomenon of nuclear magnetic resonance (NMR).

Известны устройства - магнитнорезонансные томографы, предназначенные для неинвазивной медицинской диагностики внутренних органов взрослого человека ("Magnetom Vision" фирмы Siemens Medical Systems, Eriangen; Germany; "Vectra", GEMS, Milwaukee, USA; "Gyroscan", Philips MS, Best, the Netherlands; "Magniscan", Thomson Medical, Lonsen, Belgique; "Электом", ГП НИИЭФА, Санкт-Петербург, Россия), которые с целью повышения чувствительности и спектрального разрешения используют для получения сигналов ЯМР магнитное поле порядка 1-3 Тл, являющееся по принятой в исследованиях по магнитному резонансу терминологии «сильным» и для получения которого служат сверхпроводящие магниты. Частота ЯМР в таких устройствах составляет 40-80 МГц. Такие томографы описаны, например, в: Р.А. Rink. «Magnetic resonance in medicine». Berlin-Vienna: Blackwell Wissenschafts-Verlag, 2001, 245 с.; «Медицинский магнитно-резонансный томограф Magnetom Vision-1,5». Техническое описание. Siemens Medical Systems. Eriangen, Germany, 1999.; «Магнитно-резонансный томограф «ЭЛЕКТОМ». Васильченко И.Н., Гришина Т.Р. // Современные достижения медицинской радиологии: тезисы докл. Научн. конф. ЦНИРРИ. СПб, 1996, с.26). Магнитнорезонансные томографы со сверхпроводящим магнитом содержат собственно магнит (соленоид с дополнительными обмотками, компенсирующими неоднородность магнитного поля); катушки, создающие градиентные импульсные магнитные поля; систему возбуждения тока; криогенную систему, охлаждающую обмотки магнита до температуры 4,2 К или ниже; индукционный датчик ядерного магнитного резонанса; коммутатор; импульсный радиочастотный генератор; приемник; ЭВМ, обеспечивающую управление процессом сканирования интересующей области объекта и выполняющая обработку, преобразование и представление данных в виде магнитнорезонансного изображения. Положительными признаками таких устройств являются высокая чувствительность и, следовательно, большая скорость медицинского обследования, а также возможность спектральных исследований и получения информации на ядрах, отличных от ядер водорода.Known devices are magnetic resonance tomographs intended for non-invasive medical diagnosis of internal organs of an adult ("Magnetom Vision" by Siemens Medical Systems, Eriangen; Germany; "Vectra", GEMS, Milwaukee, USA; "Gyroscan", Philips MS, Best, the Netherlands ; "Magniscan", Thomson Medical, Lonsen, Belgique; "Electom", GP NIIEFA, St. Petersburg, Russia), which, with the aim of increasing sensitivity and spectral resolution, use a magnetic field of the order of 1-3 T, which is accepted in research on magnetic resonance terminology “strong” and for gender whose values are superconducting magnets. The NMR frequency in such devices is 40-80 MHz. Such tomographs are described, for example, in: R.A. Rink. "Magnetic resonance in medicine." Berlin-Vienna: Blackwell Wissenschafts-Verlag, 2001, 245 pp .; "Medical Magnetic Resonance Imaging Magnetom Vision-1,5." Technical description. Siemens Medical Systems. Eriangen, Germany, 1999 .; "Magnetic resonance imaging scanner" ELECT. " Vasilchenko I.N., Grishina T.R. // Modern advances in medical radiology: abstracts dokl. Scientific conf. ZNIRRI. St. Petersburg, 1996, p.26). Magnetic resonance tomographs with a superconducting magnet contain the magnet itself (solenoid with additional windings that compensate for the inhomogeneity of the magnetic field); coils creating gradient pulsed magnetic fields; current excitation system; a cryogenic system that cools the magnet windings to a temperature of 4.2 K or less; Induction Nuclear Magnetic Resonance Sensor switch; pulsed radio frequency generator; receiver; A computer that provides control of the scanning process of an object area of interest and performs processing, transformation and presentation of data in the form of a magnetic resonance image. The positive features of such devices are high sensitivity and, consequently, a high speed of medical examination, as well as the possibility of spectral studies and obtaining information on nuclei other than hydrogen nuclei.

Недостатками магнитнорезонансных томографов со сверхпроводящим магнитом являются ограничение диагностических возможностей вследствие ослабления релаксационного контраста магнитнорезонансных изображений в сильном магнитном поле, что затрудняет дифференциацию различных видов тканей организма, в особенности здоровых и патологически измененных тканей; ограничение роста чувствительности прибора при увеличении магнитного поля вследствие высокочастотных электрических потерь в тканях организма, а также возможность вредного воздействия на пациента сильного статического магнитного поля и высокочастотного электромагнитного поля, невозможность обследования пациентов, с металлическими имплантантами и вживленными электронными устройствами.The disadvantages of magnetic resonance tomographs with a superconducting magnet are the limitation of diagnostic capabilities due to the weakening of the relaxation contrast of magnetic resonance images in a strong magnetic field, which makes it difficult to differentiate different types of body tissues, especially healthy and pathologically altered tissues; limiting the growth of the sensitivity of the device with increasing magnetic field due to high-frequency electrical losses in the tissues of the body, as well as the possibility of harmful effects on the patient of a strong static magnetic field and high-frequency electromagnetic field, the inability to examine patients with metal implants and implanted electronic devices.

Весьма существенным недостатком, препятствующим распространению магнитнорезонансных томографов является крайне высокая их стоимость (миллионы долларов), обусловленная в первую очередь наличием в составе томографа дорогостоящей криогенной системы больших размеров (криокулера), а также усложнением конструкции из-за высоких требований к обеспечению безопасности его эксплуатации (предотвращение квенча). Также велики эксплуатационные затраты за счет постоянного расхода достаточно дорогих хладагентов (жидких гелия и азота). Кроме того, для обслуживания такой системы необходима специальная подготовка персонала. Стоимость эксплуатации таких томографов возрастает также из-за необходимости более длительной подготовки пациента к обследованию (Ерегин В.Е., Зейдлиц В.Н., Колтовой А.В., Кочетовский С.М. «Сравнительный анализ эффективности эксплуатации резистивных и сверхпроводящих магнитнорезонансных томографов». Препринт НИИЭФА П-0956. М.: ЦНИИатоминформ, 1997, 9 с.).A very significant drawback that impedes the spread of magnetic resonance tomographs is their extremely high cost (millions of dollars), due primarily to the presence of an expensive large cryogenic system (cryocooler) in the tomograph, as well as to the complexity of the design due to high requirements for ensuring its safe operation ( Prevention Quench). Operating costs are also high due to the constant consumption of fairly expensive refrigerants (liquid helium and nitrogen). In addition, special personnel training is required to service such a system. The cost of operating such tomographs also increases due to the need for longer preparation of the patient for examination (Eregin V.E., Zeydlits V.N., Koltovoy A.V., Kochetovsky S.M. “Comparative analysis of the operational efficiency of resistive and superconducting magnetic resonance tomographs ". Preprint NIIEFA P-0956. M.: Central Research Institute of Atominform, 1997, 9 pp.).

Известны также магнитнорезонансные томографы, которые используют для получения сигналов ЯМР значительно более слабое магнитное поле порядка 0,05-0,25 Тл ("Magnaview", фирма Instrumentarium, Finland; "Торосе", ЗАО ИМТ-Сервис, Москва; серия "Образ", ЗАО НПФ "Аз", Москва), для создания которого служат резистивные магниты с водяным охлаждением (Р.A.Rink. «Magnetic resonance in medicine. Berlin-Vienna»: Blackwell Wissenschafts-Verlag, 2001, 245 с.; Ерегин В.Е., Зейдлиц В.Н., Колтовой А.В., Кочетовский С.М. «Сравнительный анализ эффективности эксплуатации резистивных и сверхпроводящих магнитнорезонансных томографов». Препринт НИИЭФА П-0956. М.: ЦНИИатоминформ, 1997, 9 с.). Частота ЯМР в таких устройствах составляет от 2 до 10 МГц.Magnetic resonance imaging scanners are also known which use a significantly weaker magnetic field of the order of 0.05-0.25 T to obtain NMR signals (Magnaview, Instrumentarium, Finland; Torose, IMT-Service CJSC, Moscow; Obraz series , ZAO NPF Az, Moscow), for the creation of which resistive magnets with water cooling are used (P.A. Rink. “Magnetic resonance in medicine. Berlin-Vienna”: Blackwell Wissenschafts-Verlag, 2001, 245 p .; Eregin V .E., Zeidlitz V.N., Koltovoy A.V., Kochetovsky S.M. “Comparative analysis of the operational efficiency of resistive and superconducting magnetic resonance tomographs . "Preprint NIIEFA P-0956. M .: TsNIIatominform, 1997, 9 pp.). The NMR frequency in such devices is from 2 to 10 MHz.

Известен магнитнорезонансный томограф "Образ-3" (Ерегин В.Е., Зейдлиц В.Н., и др. «Сравнительный анализ эффективности эксплуатации резистивных и сверхпроводящих магнитнорезонансных томографов». Препринт НИИЭФА П-0956. М.: ЦНИИатоминформ, 1997, 9 с.) разработки ЗАО НПФ "Аз", который использует для получения сигналов ЯМР на частоте 5 МГц резистивный магнит с водяным охлаждением, создающий магнитное поле около 0,12 Тл.Known magnetic resonance imager "Image-3" (Eregin V.E., Zeydlits V.N., etc. "Comparative analysis of the operational efficiency of resistive and superconducting magnetic resonance tomographs." Preprint NIIEFA P-0956. M .: TSNIIatominform, 1997, 9 sec.) developed by ZAO NPF Az, which uses a water-cooled resistive magnet to generate NMR signals at a frequency of 5 MHz, creating a magnetic field of about 0.12 Tl.

Недостатком приведенных магнитнорезонансных томографов с резистивными магнитами являются сложность конструкции, которая обусловлена сильным нагревом обмоток магнита, приводящим к необходимости включения в его состав системы охлаждения и термостатирования магнита и источника его питания, а также создающим проблемы нестабильности статического и градиентных магнитных полей. В случае медицинских применений возникает также необходимость в специальном кондиционировании помещения и рабочей области томографа. По этим причинам стоимость прибора и его эксплуатации удается снизить не более, чем в 2-5 раз по сравнению с магнитнорезонансными томографами со сверхпроводящим магнитом.The disadvantage of these magnetic resonance imaging scanners with resistive magnets is the design complexity, which is due to the strong heating of the magnet windings, which necessitates the inclusion of a magnet cooling and temperature control system and its power source, as well as creating problems of instability of static and gradient magnetic fields. In the case of medical applications, there is also a need for special conditioning of the room and the working area of the tomograph. For these reasons, the cost of the device and its operation can be reduced no more than 2-5 times in comparison with magnetic resonance tomographs with a superconducting magnet.

Кроме того, недостатком всех низкопольных магнитнорезонансных томографов является снижение чувствительности, т.е. ослабление интенсивности сигналов ядерного магнитного резонанса, по мере понижения уровня рабочего поля и связанное с этим уменьшение контрастности изображения на томограмме. Частично этот недостаток можно компенсировать увеличением времени обследования, что не всегда приемлемо для обследования живых систем.In addition, the disadvantage of all low-field magnetic resonance tomographs is a decrease in sensitivity, i.e. the weakening of the intensity of the signals of nuclear magnetic resonance, with a decrease in the level of the working field and the associated reduction in contrast in the image on the tomogram. Partially, this drawback can be compensated by an increase in the examination time, which is not always acceptable for the examination of living systems.

Частично проблема повышения чувствительности и соответственно увеличения интенсивности сигнала ядерного магнитного резонанса решена в известном магниторезонансном томографе «Магниторезонансный томограф с динамической поляризацией ядер» (Богачев Ю.В., Драпкин В.З. и др., патент №105149, опубликованный 10.06.2011 г. в Бюл. №16), являющийся наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемой полезной модели и принятый в качестве прототипа, который использует для получения сигнала ЯМР на частоте 300 кГц резистивный магнит, не требующий водяного охлаждения и создающий магнитное поле 75 мТл.Partially, the problem of increasing the sensitivity and correspondingly increasing the intensity of the nuclear magnetic resonance signal is solved in the well-known magnetic resonance imager "Magnetic resonance imager with dynamic polarization of nuclei" (Bogachev Yu.V., Drapkin V.Z. et al., Patent No. 105149, published June 10, 2011 . in Bull. No. 16), which is the closest in the set of essential features to the proposed utility model and adopted as a prototype, which uses a resistive magnet to obtain an NMR signal at a frequency of 300 kHz, not water cooling and creating a magnetic field of 75 mT.

Томограф содержит источник магнитиного поля в виде резистивного магнита, внутри которого находится система катушек для создания импульсных градиентных магнитных полей и индукционный датчик сигналов ядерного магнитного резонанса, систему питания резистивного градиентных катушек, генератор радиочастотных импульсов с частотой заполнения, равной частоте ядерного магнитного резонанса, усилитель и детектор сигнала ядерного магнитного резонанса, контур возбуждения высокочастотного электромагнитного поля, генератор высокочастотных импульсов с частотой заполнения, равной частоте электронного парамагнитного резонанса, коммутатор, контроллер и ЭВМ.The tomograph contains a magnetic field source in the form of a resistive magnet, inside of which there is a system of coils for creating pulsed gradient magnetic fields and an induction sensor for nuclear magnetic resonance signals, a power system for resistive gradient coils, an RF pulse generator with a fill frequency equal to the frequency of nuclear magnetic resonance, an amplifier and nuclear magnetic resonance signal detector, high-frequency electromagnetic field excitation circuit, high-frequency impulse generator pulses with a filling frequency equal to the frequency of electron paramagnetic resonance, switch, controller and computer.

Задачей, решаемой в полезной модели, является создание низкопольного томографа, в котором достигается увеличение в измеряемом объекте сигнала прецессирующей ядерной намагниченности.The problem to be solved in a utility model is to create a low-field tomograph in which an increase in the signal of the precessing nuclear magnetization in the measured object is achieved.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый томограф, также, как и известный, содержит источник магнитного поля в виде резистивного магнита, внутри которого находится система катушек для создания импульсных градиентных магнитных полей и индукционный датчик сигналов ядерного магнитного резонанса, систему питания резистивного магнита и градиентных катушек, радиочастотный генератор импульсов с частотой заполнения, равной частоте ядерного магнитного резонанса, усилитель и детектор сигнала ядерного магнитного резонанса, контур возбуждения высокочастотного электромагнитного поля, генератор высокочастотных импульсов с частотой заполнения, равной частоте электронного парамагнитного резонанса, коммутатор, контроллер и ЭВМ.Но, в отличие от известного, в схему прибора введены устройство изменения частоты заполнения высокочастотных импульсов, соединенное с высокочастотным генератором импульсов с частотой заполнения, равной частоте электронного парамагнитного резонанса, устройство изменения частоты высокочастотного контура, соединенное с высокочастотным контуром и синхронизатор, соединенный с указанными устройствами и коммутатором.The problem is solved due to the fact that the proposed tomograph, as well as the known one, contains a magnetic field source in the form of a resistive magnet, inside of which there is a system of coils for creating pulsed gradient magnetic fields and an induction sensor of nuclear magnetic resonance signals, a power system of the resistive magnet and gradient coils, a radio frequency pulse generator with a filling frequency equal to the frequency of nuclear magnetic resonance, an amplifier and a detector of a nuclear magnetic resonance signal, a high-frequency electromagnetic field excitation circuit, a high-frequency pulse generator with a filling frequency equal to the electron paramagnetic resonance frequency, a switch, a controller, and a computer. But, in contrast to the known device, a device for changing the frequency frequency of high-frequency pulses connected to a high-frequency pulse generator with a frequency filling equal to the frequency of electron paramagnetic resonance, a device for changing the frequency of the high-frequency circuit connected to high-frequency th circuit and a synchronizer coupled with said device and a switch.

Технический результат - увеличение чувствительности, т.е. повышение интенсивности сигналов прецессирующей ядерной намагниченности и, следовательно, контрастности томографического изображения. При этом достигается контрастность томографического изображения одного порядка с аналогичным параметром ЯМР-томографов с высокопольными магнитами при существенно (в десятки раз) меньших энергетических затратах и ценовых характеристиках и, соответственно, широкой доступности использования томографического оборудования в медицинской практике.The technical result is an increase in sensitivity, i.e. increasing the intensity of the signals of the precessing nuclear magnetization and, therefore, the contrast of the tomographic image. In this case, the contrast of the tomographic image of the same order with the same parameter of NMR tomographs with high-field magnets is achieved with significantly (tenfold) lower energy costs and price characteristics and, accordingly, the wide availability of the use of tomographic equipment in medical practice.

Схема магнитно-резонансного томографа с динамической поляризацией ядер представлена на чертеже.A diagram of a magnetic resonance imager with dynamic polarization of the nuclei is shown in the drawing.

Выход источника питания магнита 1 подключается к резистивному магниту 2; выход контроллера 3 соединяется цифровой шиной с интерфейсом ЭВМ 4, а аналоговые выходы контроллера соединяются с управляющими входами радиочастотного 5 и высокочастотного 6 генераторов и управляемого источника питания градиентных катушек 7, выход которого подсоединяется к системе катушек для создания импульсных градиентных магнитных полей 8; выход высокочастотного генератора 6 подсоединяется к возбуждающему высокочастотному контуру 9; выход радиочастотного генератора 5 подключается к коммутатору 10, с которым соединены датчик сигналов ЯМР 11 и усилитель 12; а выход усилителя 12 соединяется со входом детектора 13, выход которого соединяется со входом контроллера, вход синхронизатора 14 соединен с одним из выходов коммутатора 10 и выходы синхронизатора соединены с входом устройства изменения частоты заполнения высокочастотных импульсов 15, соединенное с высокочастотным генератором 6 импульсов с частотой заполнения равной частоте электронного парамагнитного резонанса и входом устройства изменения частоты высокочастотного контура 16, соединенное с высокочастотным контуром 9.The output of the magnet 1 power supply is connected to the resistive magnet 2; the output of the controller 3 is connected by a digital bus to the computer interface 4, and the analog outputs of the controller are connected to the control inputs of the radio-frequency 5 and high-frequency 6 generators and the controlled power supply of the gradient coils 7, the output of which is connected to the coil system to create pulsed gradient magnetic fields 8; the output of the high-frequency generator 6 is connected to the exciting high-frequency circuit 9; the output of the radio frequency generator 5 is connected to the switch 10, to which the NMR signal sensor 11 and amplifier 12 are connected; and the output of the amplifier 12 is connected to the input of the detector 13, the output of which is connected to the controller input, the input of the synchronizer 14 is connected to one of the outputs of the switch 10 and the outputs of the synchronizer are connected to the input of the device for changing the filling frequency of the high-frequency pulses 15, connected to the high-frequency pulse generator 6 equal to the frequency of the electron paramagnetic resonance and the input of the device for changing the frequency of the high-frequency circuit 16, connected to the high-frequency circuit 9.

Работа магнитно-резонансного томографа с динамической поляризацией ядер осуществляется следующим образом.The work of a magnetic resonance imager with dynamic polarization of the nuclei is as follows.

Однородное постоянное магнитное поле резистивного магнита 2, который подключен к источнику питания магнита 1, создает в исследуемом объекте ядерную намагниченность. Высокочастотный генератор 6, подключенный к соответствующему выходу контроллера 3 по команде контроллера 3, вход которого соединен с выходом ЭВМ 4 так, что ЭВМ 4 управляет работой контроллера 3, генерирует импульс с высокочастотным заполнением, который возбуждает подключенный к нему контур 9 и создает в исследуемом объекте высокочастотное электромагнитное поле, вызывающее динамическую поляризацию ядер, взаимодействующих с неспаренными электронами. После этого радиочастотный импульс, вырабатываемый радиочастотным генератором 5, вход которого подключен к соответствующему выходу контроллера 3, по команде последнего, поступает на коммутатор 10. Один из входов коммутатора 10 соединен с выходом радиочастотного генератора 5, а его выход подключен к датчику ЯМР 11 так, что радиочастотный импульс с выхода генератора 5 воздействует на датчик ЯМР 11 и возбуждает в объекте сигнал прецессирующей ядерной намагниченности, увеличенный за счет динамической поляризации ядер. Один из выходов коммутатора 10 подключен к входу усилителя 12 и соответствующий вход коммутатора 10 соединен с выходом датчика ЯМР 11 и при этом сигнал прецессирующей ядерной намагниченности с датчика ЯМР 11 поступает на вход усилителя 12 через коммутатор 10, только после окончания действия радиочастотного импульса. Сигнал с датчика ЯМР 11 усиливается усилителем 12, с выхода которого он поступает на детектор 13. По команде с коммутатора 10 синхронизатор 14 через устройство изменения частоты заполнения высокочастотных импульсов 15 и устройство изменения частоты высокочастотного контура 16 изменяет частоту заполнения высокочастотного генератора 6 импульсов с частотой заполнения равной частоте электронного парамагнитного резонанса и частоту настройки высокочастотного контура 9. Далее процесс формирования сигнала прецессирующей ядерной намагниченности повторяется для установленного нового значения частоты электронного парамагнитного резонанса и соответственно достигается, отличный от предыдущего новый уровень усиления сигнала прецессирующей ядерной намагниченности.The uniform constant magnetic field of the resistive magnet 2, which is connected to the power source of the magnet 1, creates nuclear magnetization in the object under study. A high-frequency generator 6 connected to the corresponding output of the controller 3 by the command of the controller 3, the input of which is connected to the output of the computer 4 so that the computer 4 controls the operation of the controller 3, generates a pulse with a high-frequency filling, which excites the circuit 9 connected to it and creates in the object under study high-frequency electromagnetic field, causing dynamic polarization of nuclei interacting with unpaired electrons. After that, the radio frequency pulse generated by the radio frequency generator 5, the input of which is connected to the corresponding output of the controller 3, by the command of the latter, is fed to the switch 10. One of the inputs of the switch 10 is connected to the output of the radio frequency generator 5, and its output is connected to the NMR sensor 11 so that a radio frequency pulse from the output of the generator 5 acts on the NMR sensor 11 and excites a precessing nuclear magnetization signal increased in the object due to the dynamic polarization of the nuclei. One of the outputs of the switch 10 is connected to the input of the amplifier 12 and the corresponding input of the switch 10 is connected to the output of the NMR sensor 11 and the signal of the precessing nuclear magnetization from the NMR sensor 11 is fed to the input of the amplifier 12 through the switch 10, only after the expiration of the radio frequency pulse. The signal from the NMR sensor 11 is amplified by an amplifier 12, from the output of which it is supplied to the detector 13. Upon the command from the switch 10, the synchronizer 14 through the device for changing the frequency of filling of high-frequency pulses 15 and the device for changing the frequency of high-frequency circuit 16 changes the filling frequency of the high-frequency generator 6 pulses with a filling frequency equal to the frequency of electron paramagnetic resonance and the tuning frequency of the high-frequency circuit 9. Next, the process of generating a signal of precessing nuclear magnetization ovtoryaetsya new value for the set frequency and electron paramagnetic resonance is achieved, respectively, different from the previous new gain level signal precessing nuclear magnetization.

Повторяя, описанный процесс получения сигнала прецессирующей ядерной намагниченности, увеличенного за счет динамической поляризации ядер, на различных частотах электронного парамагнитного резонанса, будет определена частота электронного парамагнитного резонанса при которой достигается наибольшее усиление сигнала прецессирующей ядерной намагниченности за счет динамической поляризации ядер, т.е. максимальное для данного объекта значение сигнала прецессирующей ядерной намагниченности.Repeating the described process of obtaining a signal of the precessing nuclear magnetization, increased due to the dynamic polarization of nuclei, at different frequencies of electron paramagnetic resonance, the frequency of the electron paramagnetic resonance will be determined at which the highest amplification of the signal of the precessing nuclear magnetization due to dynamic polarization of the nuclei, i.e. the maximum value of the precessing nuclear magnetization signal for this object.

Источник питания градиентных катушек 7, соответствующий вход которого подключен к соответствующему выходу контроллера 3, по команде с ЭВМ 4, подаваемой во время действия радиочастотного импульса и приема сигнала прецессирующей ядерной намагниченности через контроллер 3, генерирует в системе градиентных катушек 8 импульсы градиентного магнитного поля, действующие так, что обеспечивает пространственное кодирование имеющих максимальное значение сигналов прецессирующей ядерной намагниченности.The power source of the gradient coils 7, the corresponding input of which is connected to the corresponding output of the controller 3, upon a command from the computer 4, supplied during the action of the radio frequency pulse and the reception of the signal of the precessing nuclear magnetization through the controller 3, generates gradient magnetic field pulses acting in the system of gradient coils 8 so that it provides spatial coding of the highest value signals of the precessing nuclear magnetization.

Сформированный таким образом имеющий максимальное значение сигнал прецессирующей ядерной намагниченности с детектора 13, выход которого подключен к соответствующему входу контроллер 3, с выхода контроллер 3 поступает в ЭВМ 4, где происходит математическая обработка сигнала с целью реконструкции усиленного с помощью динамической поляризации ядер магнитно-резонансного изображения (томограммы).The signal of the precessing nuclear magnetization thus generated having a maximum value from the detector 13, the output of which is connected to the corresponding input of the controller 3, from the output of the controller 3 is sent to the computer 4, where the signal is mathematically processed in order to reconstruct the magnetic resonance image amplified by dynamic polarization of the nuclei (tomograms).

Как видно из описания работы предлагаемого томографа, включение в состав магнитно-резонансного томографа устройства изменения частоты заполнения высокочастотных импульсов равной частоте электронного парамагнитного резонанса, генерируемых высокочастотным генератором импульсов, устройства изменения частоты высокочастотного контура, и синхронизатора приводит к получению имеющего максимальное для данного объекта значение сигнала прецессирующей ядерной намагниченности и, тем самым, достигается увеличение чувствительности, и следовательно, контрастности томографического изображения.As can be seen from the description of the operation of the proposed tomograph, the inclusion of a magnetic resonance tomograph device for changing the frequency of filling of high-frequency pulses equal to the frequency of the electron paramagnetic resonance generated by the high-frequency pulse generator, the device for changing the frequency of the high-frequency circuit, and synchronizer results in a signal having the maximum value for this object precessing nuclear magnetization and, thereby, an increase in sensitivity, and traces The contrast of the tomographic image.

Claims

A magnetic resonance magnetic resonance imager containing a magnetic field source in the form of a resistive magnet, inside of which there is a coil system for creating pulsed gradient magnetic fields and an induction sensor for nuclear magnetic resonance signals, a resistive magnet and gradient coil power supply system, a radio frequency pulse generator with a frequency filling equal to the frequency of nuclear magnetic resonance, the excitation circuit of a high-frequency electromagnetic field, a high-frequency generator pulses with a filling frequency equal to the frequency of electron paramagnetic resonance, an amplifier and a detector of a nuclear magnetic resonance signal, a controller and a computer, characterized in that a tomograph circuit includes a device for changing the filling frequency of high-frequency pulses connected to a high-frequency pulse generator with a filling frequency equal to a frequency electron paramagnetic resonance, a device for changing the frequency of the excitation circuit of a high-frequency electromagnetic field connected to this circuit, and nhronizator coupled with said device and a switch.