RU175978U1 - Dynamic phantom for spatial resolution control in magnetic resonance angiography - Google Patents

Dynamic phantom for spatial resolution control in magnetic resonance angiography Download PDF

Info

Publication number
RU175978U1
RU175978U1 RU2016152484U RU2016152484U RU175978U1 RU 175978 U1 RU175978 U1 RU 175978U1 RU 2016152484 U RU2016152484 U RU 2016152484U RU 2016152484 U RU2016152484 U RU 2016152484U RU 175978 U1 RU175978 U1 RU 175978U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulley
magnetic resonance
spatial resolution
phantom
tubes
Prior art date
Application number
RU2016152484U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Павлович Морозов
Станислав Юрьевич Ким
Кристина Анатольевна Сергунова
Алексей Владимирович Петряйкин
Дмитрий Сергеевич Семенов
Екатерина Сергеевна Ахмад
Original Assignee
Государственное бюджетное учреждение здравоохранения г. Москвы "Научно-практический центр медицинской радиологии Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПЦМР ДЗМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное бюджетное учреждение здравоохранения г. Москвы "Научно-практический центр медицинской радиологии Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПЦМР ДЗМ") filed Critical Государственное бюджетное учреждение здравоохранения г. Москвы "Научно-практический центр медицинской радиологии Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПЦМР ДЗМ")
Priority to RU2016152484U priority Critical patent/RU175978U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU175978U1 publication Critical patent/RU175978U1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/58Calibration of imaging systems, e.g. using test probes, Phantoms; Calibration objects or fiducial markers such as active or passive RF coils surrounding an MR active material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к устройствам оценки пространственной разрешающей способности при проведении ангиографических исследований и может быть использована для контроля параметров и характеристик качества изображений в магнитно-резонансной ангиографии. Динамический фантом для контроля пространственной разрешающей способности при магнитно-резонансной (MP) ангиографии, отличающийся тем, что фантом представляет собой периодическую структуру, сформированную тремя равными соединенными в кольцо переходником параллельными силиконовыми трубками с MP-контрастной жидкостью и линейным профилем скоростей и перегородками между ними, расположенными на двух шкивах, один из которых заполняется МР-контрастным веществом и помещается в изоцентр магнита, другой находится за пределами радиочастотной катушки (РЧ-катушки). Движение трубок обеспечивается тем, что пара шкивов соединяется с валом двигателя ременной передачей. Контроль пространственной разрешающей способности проводится для изображений, полученных при сканировании основного шкива, который помещают внутрь РЧ-катушки. Максимальные габаритные размеры каждого шкива с опорами 180×160×123 мм. Оба шкива закреплены на подставке длиной 600 мм. Двигатель располагается вне магнита на расстоянии 3,5 метра. Диапазон частоты вращения вала двигателя от 0 до 60 оборотов/мин. Методом магнитно-резонансной ангиографии осуществляют сканирование вращающегося основного шкива, на полученном изображении с помощью штатного или специализированного программного обеспечения строят профиль границы периодической структуры, по нему определяют коэффициент пространственной разрешающей способности и делают вывод о возможности воспроизведения на магнитно-резонансном изображении, полученном данным методом, объектов, размеры которых соответствуют заданному шагу периодической структуры.The utility model relates to the field of medical technology, namely to devices for assessing spatial resolution during angiographic studies and can be used to control parameters and quality characteristics of images in magnetic resonance angiography. A dynamic phantom for controlling spatial resolution in magnetic resonance (MP) angiography, characterized in that the phantom is a periodic structure formed by three equal parallel silicone tubes connected in an adapter ring with an MP contrast fluid and a linear velocity profile and partitions between them, located on two pulleys, one of which is filled with an MR-contrast agent and placed in the isocenter of the magnet, the other is outside the radio frequency Coils (RF coil). The movement of the tubes is ensured by the fact that a pair of pulleys is connected to the motor shaft by a belt drive. The spatial resolution control is carried out for images obtained by scanning the main pulley, which is placed inside the RF coil. The maximum overall dimensions of each pulley with supports 180 × 160 × 123 mm. Both pulleys are mounted on a stand with a length of 600 mm. The engine is located outside the magnet at a distance of 3.5 meters. Range of engine shaft speed from 0 to 60 rpm. The method of magnetic resonance angiography is used to scan a rotating main pulley, on the resulting image using standard or specialized software, build the profile of the boundary of the periodic structure, determine the spatial resolution coefficient from it and conclude that it can be reproduced on the magnetic resonance image obtained by this method, objects whose sizes correspond to a given step of the periodic structure.

Description

Полезная модель относится к области медицинской техники, а именно к средствам контроля пространственной разрешающей способности (ПРС) при магнитно-резонансной ангиографии.The utility model relates to the field of medical technology, namely to means for controlling spatial resolution (ORS) in magnetic resonance angiography.

Магнитно-резонансная ангиография (МРА) является диагностическим методом оценки анатомических и функциональных особенностей кровотока и ликворотока в теле человека. Данный метод заключается в применении специальных МРА импульсных последовательностей для создания контрастности между движущейся биологической жидкостью (кровь, ликвор) и стационарными тканями. Существуют три основных вида МРА: времяпролетная, фазоконтрастная и с контрастным усилением. Метод фазоконтрастной МРА основан на возникновении фазового сдвига движущихся протонов при применении биполярного градиента. Величина сдвига зависит от скорости движения биологических жидкостей, а также от характеристик градиентного поля (индукции и длительности биполярного градиента). При заданных параметрах импульсной последовательности скорость кровотока (ликворотока) может быть определена по величине яркости пикселей внутри области интереса. Также существует возможность установки значения максимальной регистрируемой скорости потока жидкости, соответствующего наиболее интенсивному сигналу на изображении.Magnetic resonance angiography (MRA) is a diagnostic method for assessing the anatomical and functional features of blood flow and cerebrospinal fluid in the human body. This method consists in the use of special MRA pulse sequences to create a contrast between a moving biological fluid (blood, cerebrospinal fluid) and stationary tissues. There are three main types of MRA: time-of-flight, phase-contrast and with contrast enhancement. The phase-contrast MRA method is based on the occurrence of a phase shift of moving protons using a bipolar gradient. The magnitude of the shift depends on the velocity of the biological fluids, as well as on the characteristics of the gradient field (induction and duration of the bipolar gradient). Given the parameters of the pulse sequence, the blood flow (cerebrospinal fluid) velocity can be determined by the magnitude of the brightness of pixels within the region of interest. It is also possible to set the maximum recorded fluid flow rate corresponding to the most intense signal in the image.

Таким образом, МРА широко используется не только для качественной оценки сосудистой и ликворной систем, но также для получения количественных показателей, в том числе при исследовании мелких сосудов, например, при оценке состояния церебрального сосудистого русла. Необходимость визуализации сосудов различного диаметра, разветвленностей, наличия анастомозов требует использования методов МРА с высоким пространственным разрешением (Боголепова Е.А., Нетесова Е.В., Шустрова Г.Э., Абалмасов В.Г.: Опыт клинического применения магнитно-резонансной ангиографии [Электронный ресурс]: электрон, журн. Angiologia.ru. - Электр. журнал. - Москва: Инфомедиа Паблишерз, 2011; №1: с. 51-59. - Режим доступа: http://www.angiologia.ru/journal_angiologia/).Thus, MRA is widely used not only for the qualitative assessment of the vascular and cerebrospinal systems, but also for obtaining quantitative indicators, including in the study of small vessels, for example, in assessing the state of the cerebral vascular bed. The need to visualize vessels of various diameters, branches, the presence of anastomoses requires the use of high spatial resolution MPA methods (Bogolepova E.A., Netesova E.V., Shustrova G.E., Abalmasov V.G .: Experience in the clinical application of magnetic resonance angiography [Electronic resource]: electron, journal Angiologia.ru. - Electronic journal. - Moscow: Infomedia Publishers, 2011; No. 1: p. 51-59. - Access mode: http://www.angiologia.ru/journal_angiologia /).

Для обеспечения требуемого качества диагностических данных с заданным значением ПРС требуется периодически проводить оценку данного параметра с использованием фантомов, тест-объектов.To ensure the required quality of diagnostic data with a given ORS value, it is necessary to periodically evaluate this parameter using phantoms and test objects.

Для контроля параметров и характеристик магнитно-резонансного томографа (МРТ) при использовании последовательности спиновое эхо применяется методика получения контрольных изображений специализированного фантома и последующей их обработки с помощью программного обеспечения (Зеликман М.И., Кручинин С.А., Снопова К.А.: Методика и средства контроля эксплуатационных параметров магнитно-резонансных томографов. Медицинская техника. 2010; 5: с. 27-31). Данный фантом представляет собой полый цилиндр из акрилового пластика, наполненный MP-контрастной жидкостью. Внутри него расположено несколько вставок, необходимых для проведения контроля параметров и характеристик качества MP-изображений, полученных с помощью последовательности спиновое эхо. Для контроля ПРС используется периодическая структура, сформированная из прямоугольных параллелепипедов и зазоров между ними с шагом, равным 2.5, 2.0, 1.5, 1.0, 0.7, 0.5, 0.4 мм.To control the parameters and characteristics of a magnetic resonance imager (MRI) using the spin echo sequence, the technique of obtaining control images of a specialized phantom and their subsequent processing using software is used (Zelikman M.I., Kruchinin S.A., Snopova K.A. : Methods and means of monitoring the operational parameters of magnetic resonance tomographs. Medical technology. 2010; 5: p. 27-31). This phantom is a hollow cylinder made of acrylic plastic filled with MP-contrast fluid. Inside it there are several inserts necessary to control the parameters and quality characteristics of MP images obtained using the spin echo sequence. To control the ORS, a periodic structure is used, formed from rectangular parallelepipeds and the gaps between them with a step equal to 2.5, 2.0, 1.5, 1.0, 0.7, 0.5, 0.4 mm.

Известен фантом для оценки параметров магнитно-резонансных изображений при тестировании МРТ по программе аккредитации Американского радиологического колледжа (ACR) (Kaljuste D., Nigul М. Evaluation of the ACR MRI phantom for quality assurance tests of 1.5 T MRI scanners in Estonian hospitals // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. - 2014. - №63(3). - P. 328-334). Конструкция данного фантома аналогична техническому решению, приведенному выше. Контроль ПРС проводится с использованием структуры из трех пар наборов отверстий с диаметрами от 1.1 мм до 0.9 мм. Проводится визуальная оценка различимости отверстий минимально возможного диаметра на изображении. Исследуемый объект находится в стационарном положении, поэтому использование его для оценки ПРС при МРА невозможно в силу неподвижности периодических структур фантома.Known phantom for assessing the parameters of magnetic resonance images when testing MRI under the accreditation program of the American College of Radiology (ACR) (Kaljuste D., Nigul M. Evaluation of the ACR MRI phantom for quality assurance tests of 1.5 T MRI scanners in Estonian hospitals // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. - 2014. - No. 63 (3). - P. 328-334). The design of this phantom is similar to the technical solution given above. ORS control is carried out using a structure of three pairs of sets of holes with diameters from 1.1 mm to 0.9 mm. A visual assessment is made of the distinguishability of the holes of the smallest possible diameter in the image. The studied object is in a stationary position, therefore, using it to evaluate ORS with MRA is impossible due to the immobility of the periodic structures of the phantom.

Известен дисковый фантом для контроля измерения скоростей при фазо-контрастной магнитно-резонансной томографии (Пат. 2579824 Российская Федерация, МПК G01R 33/20. Дисковый фантом для контроля измерения скоростей при фазо-контрастной магнитно-резонансной томографии и способ контроля измерения линейной и объемной скорости движения фантома [Текст] / Громов А.И., Сергунова К.А., Петряйкин А.В., Поленок Я.А., Михайленко Е.А.; заявитель и патентообладатель ГБУЗ «НПЦМР ДЗМ». - №2014144054/28; опубл. 10.04.2016, Бюл. №10. - 10 с.). Сущность данного изобретения заключается в наличии вращающегося с заданной угловой скоростью диска, заполненного соединением гадолиния GD-DTPA и закрепленного на валу, который свободно вращается во втулках, опирающихся на кронштейны. Недостатком данного изобретения с точки зрения контроля ПРС является отсутствие периодической структуры.Known disk phantom for monitoring velocity measurements in phase contrast magnetic resonance imaging (Pat. 2579824 Russian Federation, IPC G01R 33/20. Disk phantom for monitoring velocity measurements in phase contrast magnetic resonance imaging and a method for monitoring linear and volume velocity measurements the movement of the phantom [Text] / Gromov A.I., Sergunova K.A., Petryaykin A.V., Polenok Y.A., Mikhailenko E.A .; applicant and patentee of GBUZ “NPTsMR DZM.” - No. 2014144054/28 ; publ. 04/10/2016, Bull. No. 10. - 10 p.). The essence of this invention lies in the presence of a rotating disk with a given angular speed, filled with a gadolinium compound GD-DTPA and mounted on a shaft that rotates freely in bushings supported by brackets. The disadvantage of this invention from the point of view of ORS control is the lack of a periodic structure.

В качестве ближайшего аналога заявленной полезной модели может быть рассмотрен фантом для моделирования перфузии миокарда (Amedeo Chiribiri et al. Perfusion phantom: an efficient and reproducible method to simulate myocardial first-pass perfusion measurements with cardiovascular magnetic resonance. Magnetic resonance in medicine, vol. 69, no.3, 24.04.2012, pp. 698-707). Данная модель включает пластиковую конструкцию камер сердца и четыре силиконовые трубки равного диаметра, имитирующие артерии и вены сердца, по которым с помощью насоса движется жидкость. Недостатком данного фантома является необходимость подключения насоса, подразумевающего использование длинных трубок с жидкостью, наличие при таком токе жидкости параболического распределения скоростей в поперечном сечении трубки, затрудняющего обработку полученных изображений, а также отсутствие периодической структуры, для которой требуется как минимум три трубки, находящихся на одной прямой.As the closest analogue of the claimed utility model, a phantom for modeling myocardial perfusion can be considered (Amedeo Chiribiri et al. Perfusion phantom: an efficient and reproducible method to simulate myocardial first-pass perfusion measurements with cardiovascular magnetic resonance. Magnetic resonance in medicine, vol. 69 , no.3, 04.24.2012, pp. 698-707). This model includes the plastic design of the heart chambers and four silicone tubes of equal diameter that simulate the arteries and veins of the heart through which fluid moves through the pump. The disadvantage of this phantom is the need to connect a pump, which implies the use of long tubes with liquid, the presence of a parabolic velocity distribution in the cross section of the tube with such a liquid flow, which impedes the processing of the obtained images, and the absence of a periodic structure that requires at least three tubes located on one straight.

Медицинская проблема, решение которой обеспечивается при использовании фантома для контроля ПРС при МРА, заключается в необходимости оценки ПРС ангиографических изображений с целью повышения качества диагностических данных при МРА.The medical problem that can be solved by using a phantom to control ORS in MRA is the need to evaluate ORS angiographic images in order to improve the quality of diagnostic data in MRA.

Техническая проблема состоит в отсутствии на данный момент средств контроля ПРС при МРА, удовлетворяющих условиям проведения данного исследования, заключающимся в наличии движущегося потока жидкости с заданной скоростью и периодической структуры интенсивности сигнала на изображении.The technical problem consists in the absence at the moment of means of ORS control with MPA that satisfy the conditions of this study, which consists in the presence of a moving fluid stream with a given speed and a periodic structure of the signal intensity in the image.

Использование настоящей полезной модели дает возможность контролировать ПРС при проведении исследований на МРТ в режиме МРА, и как следствие, обеспечить повышение качества диагностических данных при МРА.The use of this utility model makes it possible to control ORS during MRI examinations in the MPA mode, and as a result, to improve the quality of diagnostic data in MPA.

Сущность полезной модели заключается в том, что три параллельные силиконовые трубки равного диаметра располагаются на двух шкивах, один из которых заполняется МР-контрастным веществом и помещается в изоцентр магнита, другой находится за пределами радиочастотной катушки. Движение трубок обеспечивается тем, что пара шкивов соединяется с валом двигателя ременной передачей. Контроль ПРС будет проводиться для изображений, полученных при сканировании основного шкива, который помещают внутрь радиочастотной катушки (РЧ-катушки) головы. Максимальные габаритные размеры каждого шкива с опорами 180×160×123 мм. Оба шкива закреплены на подставке длиной 600 мм. Двигатель располагается вне магнита на расстоянии 3,5 метра. Диапазон частоты вращения вала двигателя от 0 до 60 оборотов/мин.The essence of the utility model is that three parallel silicone tubes of equal diameter are located on two pulleys, one of which is filled with an MR-contrast agent and placed in the isocenter of the magnet, the other is outside the radio frequency coil. The movement of the tubes is ensured by the fact that a pair of pulleys is connected to the motor shaft by a belt drive. The ORS control will be carried out for images obtained by scanning the main pulley, which is placed inside the radio frequency coil (RF coil) of the head. The maximum overall dimensions of each pulley with supports 180 × 160 × 123 mm. Both pulleys are mounted on a stand with a length of 600 mm. The engine is located outside the magnet at a distance of 3.5 meters. Range of engine shaft speed from 0 to 60 rpm.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

Фиг. 1 - Схема-чертеж динамического фантома для контроля ПРСFIG. 1 - Scheme-drawing of a dynamic phantom for monitoring ORS

Фиг.2 - Рисунок соединения шкивовFigure 2 - Figure connecting pulleys

Фиг. 3 - Внешний вид шкива с закрепленными на нем силиконовыми трубкамиFIG. 3 - Appearance of a pulley with silicone tubes fixed on it

Фиг. 4 - Разрез трубки с MP-контрастной жидкостьюFIG. 4 - Section of a tube with MP-contrast fluid

Фиг. 5 - Трубка силиконовая на шкивеFIG. 5 - Silicone tube on a pulley

Фиг. 6 - Схема позиционирования шкива в МРТFIG. 6 - Scheme of pulley positioning in MRI

Фиг. 7 - Рисунок получения необходимого среза шкива при сканировании в МРТFIG. 7 - Figure to obtain the necessary cut of the pulley when scanning in MRI

Фиг. 8 - Разрез шкива с силиконовыми трубкамиFIG. 8 - Section of a pulley with silicone tubes

Фиг. 9 - Фотография проведения эксперимента с использованием фантомаFIG. 9 - Photograph of an experiment using a phantom

Фиг. 10 - Фотография расположения фантома на столе пациента в РЧ-катушкеFIG. 10 - Photograph of the location of the phantom on the patient's table in the RF coil

Фиг. 11 - МРА изображение аксиального среза основного шкива с силиконовыми трубками: а) - в покое; б) - в движении; в) - построение линииFIG. 11 - MPA image of an axial section of the main pulley with silicone tubes: a) at rest; b) - in motion; c) - construction of the line

Фиг. 12 - Профиль границы периодической структуры силиконовых трубокFIG. 12 - Profile of the boundary of the periodic structure of silicone tubes

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

На фиг. 1 представлена схема-чертеж динамического фантома, где 1 - силиконовые трубки, 2 - основной шкив, 8 - опорный диск, 4 - приводной ремень, 3, 5 и 9 - подставки, 6 - шкив двигателя, 7 - двигатель.In FIG. 1 is a drawing diagram of a dynamic phantom, where 1 is a silicone tube, 2 is a main pulley, 8 is a support disk, 4 is a drive belt, 3, 5 and 9 are stands, 6 is an engine pulley, 7 is an engine.

Динамический фантом состоит из основного шкива 2, закрепленного на валу, который вращается в подставке 3, и опорного диска 8, также закрепленного на валу, вращающимся в подставке 5. Все детали выполнены из немагнитных пластиковых материалов. Поверх шкивов надеты силиконовые трубки 1 равного диаметра. Крутящий момент передается на фантом посредством ременной передачи 4 со шкива двигателя 6, расположенного на оси двигателя 7 вне магнита на расстоянии 3,5 метра.The dynamic phantom consists of a main pulley 2, mounted on a shaft that rotates in the stand 3, and a support disk 8, also mounted on a shaft, rotating in the stand 5. All parts are made of non-magnetic plastic materials. Silicone pulley 1 of equal diameter is fitted over the pulleys. The torque is transmitted to the phantom by means of a belt drive 4 from the pulley of the engine 6 located on the axis of the engine 7 outside the magnet at a distance of 3.5 meters.

На фиг. 2 рисунок соединения шкивов. На фиг. 3 - вид сверху шкива, закрепленного на валу, с надетыми силиконовыми трубками.In FIG. 2 drawing pulley connections. In FIG. 3 is a top view of a pulley mounted on a shaft with silicone tubes on.

Движение жидкости относительно томографа обеспечивается перемещением герметичной трубки. На фиг. 4 представлен разрез участка трубки в месте соединения ее концов, где 1 - трубка силиконовая, 10 - переходник соединительный, 11 - МР-контрастная жидкость, 12 - элементарный слой жидкости.The movement of fluid relative to the tomograph is provided by the movement of the sealed tube. In FIG. 4 shows a section of a section of a tube at the junction of its ends, where 1 is a silicone tube, 10 is a connecting adapter, 11 is an MP-contrast liquid, 12 is an elementary layer of liquid.

Участок трубки 1, соединенной в кольцо переходником 10, заполнен МР-контрастной жидкостью 11 и движется с линейной скоростью V. В условиях, близких к нормальным, жидкость можно считать несжимаемой [Основы гидродинамики: учеб. пособие / С.Д. Чижиумов. - Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2007. - 106 с.], поэтому элементарный слой 12 также движется со скоростью V. С учетом несжимаемости, каждый последующий элементарный слой жидкости движется со скоростью V.The portion of the tube 1 connected to the ring by the adapter 10 is filled with an MR-contrast fluid 11 and moves with a linear velocity V. Under conditions close to normal, the fluid can be considered incompressible [Fundamentals of Hydrodynamics: Textbook. allowance / S.D. Chizhiumov. - Komsomolsk-on-Amur: GOUVPO “KnAGTU”, 2007. - 106 pp.], Therefore, the elementary layer 12 also moves with speed V. Given the incompressibility, each subsequent elementary layer of liquid moves with speed V.

На фиг. 5 представлен участок трубки на шкиве, где 1 - трубка силиконовая, 2 - шкив.In FIG. 5 shows a section of a tube on a pulley, where 1 is a silicone tube, 2 is a pulley.

Так как основной шкив вращается с угловой скоростью w, линейную скорость V элементарного участка трубки можно найти:Since the main pulley rotates with an angular velocity w, the linear velocity V of the elementary section of the tube can be found:

Figure 00000001
Figure 00000001

где r - расстояние от оси вращения шкива до центра элементарного участка;where r is the distance from the axis of rotation of the pulley to the center of the elementary section;

ω - угловая скорость вращения шкива.ω is the angular speed of rotation of the pulley.

Если вал двигателя вращается с частотой n об/мин, то его угловая скорость w0 равнаIf the motor shaft rotates with a frequency of n rpm, then its angular velocity w 0 is

Figure 00000002
Figure 00000002

Считаем, что угловая скорость вращения основного шкива равна угловой скорости вращения опорного диска, так как можно пренебречь значением упругого скольжения силиконовых трубок. Данная скорость определяется из формулы передаточного отношения для ременной передачи и равнаWe believe that the angular velocity of rotation of the main pulley is equal to the angular velocity of rotation of the support disk, since the value of the elastic slip of the silicone tubes can be neglected. This speed is determined from the gear ratio for belt transmission and is equal to

Figure 00000003
Figure 00000003

где b - диаметр шкива двигателя;where b is the diameter of the engine pulley;

D - диаметра опорного шкива;D is the diameter of the support pulley;

ω - угловая скорость вращения опорного шкива;ω is the angular speed of rotation of the support pulley;

ω0 - угловая скорость вращения шкива двигателя.ω 0 - the angular speed of rotation of the engine pulley.

Таким образом, линейная скорость любого элементарного участка силиконовой трубки с жидкостью может быть вычислена следующим образом:Thus, the linear velocity of any elementary section of a silicone tube with a liquid can be calculated as follows:

Figure 00000004
Figure 00000004

Предлагается использование основного и опорного шкива диаметром D=0.100 м, шкива двигателя диаметром b=0.036 м, частоты вращения ротора двигателя n=1 об/сек. При этом расстояние от оси вращения шкива до центра элементарного участка трубки r = 0,110 м. Тогда расчетная скорость движения элементарного участка силиконовой трубки с MP-контрастной жидкостью составит V=0,248 м/с.It is proposed to use the main and supporting pulleys with a diameter of D = 0.100 m, an engine pulley with a diameter of b = 0.036 m, and an engine rotor speed of n = 1 r / s. In this case, the distance from the axis of rotation of the pulley to the center of the elementary section of the tube is r = 0.110 m. Then, the calculated velocity of the elementary section of the silicone tube with MP-contrast fluid will be V = 0.248 m / s.

Для диаметра шкива двигателя, равного 0,018 м, линейная скорость примет значение V=0,124 м/с.For the diameter of the engine pulley equal to 0.018 m, the linear velocity will take the value V = 0.124 m / s.

Для контроля пространственной разрешающей способности может использоваться периодическая структура, сформированная из трех силиконовых трубок и перегородок между ними. Перед сканированием следует установить РЧ-катушку на деке стола пациента и обеспечить ее электрическое питание. Внутри РЧ-катушки размещается фантом и центрируется относительно нее по срединной линии шкива, как показано на фиг. 6. После этого необходимо добиться совпадения центра приемной РЧ-катушки с изоцентром МРТ путем точного совмещения срединной линии шкива с лазерным лучом. Отсутствие точного позиционирования приведет к искажению периодической структуры и неверным результатам. Далее запускают процедуру сканирования с использование МРА импульсных последовательностей и получают аксиальные изображения по разрезу А-А (фиг. 7, 8) шкива с трубками. На фиг.8 показано, что периодическая структура представляет собой чередование внутреннего диаметра трубки ∅d и зазора (d), состоящего из стенок соседних трубок и перегородок.To control spatial resolution, a periodic structure formed of three silicone tubes and partitions between them can be used. Before scanning, the RF coil should be mounted on the deck of the patient table and provided with electrical power. A phantom is placed inside the RF coil and centered relative to it along the midline of the pulley, as shown in FIG. 6. After this, it is necessary to achieve the coincidence of the center of the receiving RF coil with the MRI isocenter by accurately combining the midline of the pulley with the laser beam. Lack of accurate positioning will lead to distortion of the periodic structure and incorrect results. Then, the scanning procedure is started using the MPA of the pulse sequences and axial images are obtained along section AA (Fig. 7, 8) of the pulley with tubes. On Fig shows that the periodic structure is an alternation of the inner diameter of the tube ∅d and the gap (d), consisting of the walls of adjacent tubes and partitions.

Для изготовления фантома использовались детали, напечатанные на 3D-принтере с толщиной слоя 50 мкм по технологии FFF (Fused filament fabrication). Материалами для основного шкива были выбраны пластики: АБС (акрилонитрилбутадиенстирол) и СБС (стирол-бутадиен-стирол). Чертежи всех деталей выполнялись в среде SolidWorks. Основной шкив заполнялся MP-контрастным веществом на основе геля. Для заполнения силиконовых трубок использовалась дистиллированная вода с МР-контрастным веществом, их соединение осуществляли силиконовым переходником, фиксируя стык силиконовым герметиком. Все опоры были вырезаны лазером из оргстекла. Эксперименты проводили на MP томографе Excelart Vantage Atlas-X (Тошиба, Япония) с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 Тл с применением режима 3D-TOF (ТЕ=8 мс, TR=32 мс, угол наклона 20°, толщина среза 1.2 мм).For manufacturing the phantom, we used parts printed on a 3D printer with a layer thickness of 50 μm using FFF technology (Fused filament fabrication). The materials for the main pulley were selected plastics: ABS (acrylonitrile butadiene styrene) and SBS (styrene-butadiene-styrene). Drawings of all parts were performed in the SolidWorks environment. The main pulley was filled with a gel-based MP contrast agent. To fill the silicone tubes, distilled water with an MP-contrast agent was used; their connection was carried out with a silicone adapter, fixing the joint with silicone sealant. All supports were laser cut from plexiglass. The experiments were carried out on an Excelart Vantage Atlas-X MP tomograph (Toshiba, Japan) with a constant magnetic field induction of 1.5 T using the 3D-TOF mode (TE = 8 ms, TR = 32 ms, tilt angle 20 °, cut thickness 1.2 mm )

На фиг. 9 представлена фотография проведения эксперимента с использованием фантома. Опорный шкив фантома помещают в головную РЧ-катушку, как показано на фиг. 10.In FIG. 9 is a photograph of an experiment using a phantom. The phantom support pulley is placed in the head RF coil, as shown in FIG. 10.

Полученные МРА изображения неподвижного и движущегося шкива с силиконовыми, заполненными MP-контрастной жидкостью трубками представлены соответственно на фиг. 11а и фиг. 11б. Вдоль центральной оси трубок (как показано на фиг. 11 с) строится профиль границы (Фиг. 12). Далее определяется коэффициент пространственной разрешающей способности (Кпр):The MPA images of the stationary and moving pulley with silicone tubes filled with MP-contrast fluid are shown respectively in FIG. 11a and FIG. 11b. A boundary profile is constructed along the central axis of the tubes (as shown in FIG. 11 c) (FIG. 12). Next, the spatial resolution coefficient (K ol ) is determined:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Mmax - среднее значение максимумов яркостей пикселей профиля границ периодической структуры;where M max - the average value of the maximum brightness of the pixels of the profile of the boundaries of the periodic structure;

Mmin - среднее значение минимумов яркостей пикселей профиля границ периодической структуры;M min - the average value of the minimum brightness of the pixels of the profile of the boundaries of the periodic structure;

Мс - среднее значение яркостей пикселей сигнала внутри фантома за пределами периодической структуры.M s - the average value of the brightness of the pixels of the signal inside the phantom outside the periodic structure.

Если расчетное значение коэффициента пространственной разрешающей способности превышает 50%, тогда величина пространственной разрешающей способности соответствует d, заданному шагу периодической структуры.If the calculated value of the coefficient of spatial resolution exceeds 50%, then the value of spatial resolution corresponds to d given by the step of the periodic structure.

Первое сканирование рекомендуется делать с шагом периодической структуры d, равным заявленному производителем значению ПРС. Если рассчитанный Кпр с данным шагом меньше 50%, необходимо проводить сканирования с увеличением шага периодической структуры, пока Кпр не превысит 50%.The first scan is recommended to be done with a step of periodic structure d equal to the ORS value declared by the manufacturer. If the calculated K ol with this step is less than 50%, it is necessary to scan with an increase in the step of the periodic structure, until K ol exceeds 50%.

Claims (1)

Динамический фантом для контроля пространственной разрешающей способности магнитно-резонансной ангиографии, содержащий три равные параллельные силиконовые трубки, заполненные МР-контрастной жидкостью, установленные в виде периодической структуры, отличающийся тем, что каждая из силиконовых трубок соединена в кольцо посредством переходника, силиконовые трубки установлены на основном шкиве и опорном диске с возможностью перемещения трубок посредством передачи момента со шкива двигателя на опорный диск, при этом трубки размещены на шкиве и диске посредством чередования трубок и перегородок между ними, основной шкив заполнен MP-контрастным веществом и размещен в изоцентре магнита, опорный диск и шкив двигателя установлены за пределами радиочастотной катушки. A dynamic phantom for controlling the spatial resolution of magnetic resonance angiography, containing three equal parallel silicone tubes filled with MR-contrast fluid, installed in the form of a periodic structure, characterized in that each of the silicone tubes is connected to the ring by an adapter, the silicone tubes are mounted on the main a pulley and a support disk with the ability to move the tubes by transmitting torque from the engine pulley to the support disk, while the tubes are placed on Kywe and disc through interlaces tubes and partitions between them, the main pulley MP-filled with contrast material and placed at the isocenter of the magnet, the support disk and the motor pulley mounted outside the RF coil.
RU2016152484U 2016-12-29 2016-12-29 Dynamic phantom for spatial resolution control in magnetic resonance angiography RU175978U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152484U RU175978U1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Dynamic phantom for spatial resolution control in magnetic resonance angiography

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152484U RU175978U1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Dynamic phantom for spatial resolution control in magnetic resonance angiography

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU175978U1 true RU175978U1 (en) 2017-12-25

Family

ID=63853571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152484U RU175978U1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Dynamic phantom for spatial resolution control in magnetic resonance angiography

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU175978U1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014140547A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-18 King's College London Perfusion phantom device
RU2579824C1 (en) * 2014-10-31 2016-04-10 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения г. Москвы "Научно-практический центр медицинской радиологии Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПЦМР ДЗМ") Disc phantom for controlling speed measurement with phase-contrast magnetic resonance imaging and method of controlling measurement of linear and volumetric speed of phantom

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014140547A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-18 King's College London Perfusion phantom device
RU2579824C1 (en) * 2014-10-31 2016-04-10 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения г. Москвы "Научно-практический центр медицинской радиологии Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПЦМР ДЗМ") Disc phantom for controlling speed measurement with phase-contrast magnetic resonance imaging and method of controlling measurement of linear and volumetric speed of phantom

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Amedeo Chiribiri et al, Perfusion Phantom: An Efficient and Reproducible Method to Simulate Myocardial First-Pass Perfusion Measurements With Cardiovascular Magnetic Resonance, Magnetic Resonance in Medicine, vol.69, no.3, 24.04.2012, pp.698-707 . Rachel P. Wood, et al, Initial testing of a 3D printed perfusion phantom using digital subtraction angiography, Medical Imaging 2015: Biomedical Applications in Molecular, Structural, and Functional Imaging, Proc. of SPIE Vol. 9417, 94170V-1 - 94170V-11. Guy Cloutiera et al, A multimodality vascular imaging phantom with fiducial markers visible in DSA, CTA, MRA, and ultrasound, Medical Physics, Vol. 31, No. 6, June 2004, рр.1425-1431. Behzad Ebrahimi et al, A perfusion phantom for quantitative medical imaging, Medical Imaging 2008: Physics of Medical Imaging, Vol. 6913, 69130W, 18.03.2008, pp.1-5. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Venkatesh et al. Magnetic resonance elastography of liver: technique, analysis, and clinical applications
Hirsch et al. MR elastography of the liver and the spleen using a piezoelectric driver, single‐shot wave‐field acquisition, and multifrequency dual parameter reconstruction
Huang et al. Body MR imaging: artifacts, k-space, and solutions
Lin et al. Whole-body diffusion-weighted magnetic resonance imaging with apparent diffusion coefficient mapping for staging patients with diffuse large B-cell lymphoma
Wu et al. Diffusion tensor magnetic resonance imaging mapping the fiber architecture remodeling in human myocardium after infarction: correlation with viability and wall motion
Othman et al. Microscopic magnetic resonance elastography (μMRE)
US10145923B2 (en) Resonance imaging apparatus and diffusion weighted image acquiring method thereof
JP6277201B2 (en) Arterial spin labeling in which acoustic noise emission is suppressed and method of operating the same
Binkovitz et al. Pediatric MR elastography of hepatic fibrosis: principles, technique and early clinical experience
WO2000065995A1 (en) Magnetic resonance imaging method and device therefor
US20130131490A1 (en) System and Method for Determining The Presence of a Neurodegenerative Disease Using Magnetic Resonance Elastography
CN103654787B (en) MR imaging apparatus and its manufacture method
Tavallaei et al. Design and evaluation of an MRI‐compatible linear motion stage
JPH11267110A (en) Method and device for magnetic resonance imazing
Nwotchouang et al. Accuracy of cardiac‐induced brain motion measurement using displacement‐encoding with stimulated echoes (DENSE) magnetic resonance imaging (MRI): A phantom study
Hofstetter et al. Efficient shear wave elastography using transient acoustic radiation force excitations and MR displacement encoding
JPH01299544A (en) Mri photographing method
CN103654783B (en) MR imaging apparatus and its manufacture method
Seemann et al. Imaging gravity-induced lung water redistribution with automated inline processing at 0.55 T cardiovascular magnetic resonance
Maderwald et al. Accelerating MR elastography: a multiecho phase‐contrast gradient‐echo sequence
Dong et al. Magnetic resonance elastography for estimating in vivo stiffness of the abdominal aorta using cardiac‐gated spin‐echo echo‐planar imaging: a feasibility study
RU175978U1 (en) Dynamic phantom for spatial resolution control in magnetic resonance angiography
JP6758842B2 (en) Magnetic resonance imaging device
RU2579824C1 (en) Disc phantom for controlling speed measurement with phase-contrast magnetic resonance imaging and method of controlling measurement of linear and volumetric speed of phantom
Macgowan et al. Real‐time Fourier velocity encoding: An in vivo evaluation

Legal Events

Date Code Title Description
PD9K Change of name of utility model owner