RU190567U1

RU190567U1 - COIL FOR MAGNETIC-RESONANT TOMOGRAPHY OF THE MAMMAL GLANDS

Info

Publication number: RU190567U1
Application number: RU2018146803U
Authority: RU
Inventors: Алексей Петрович Слобожанюк; Егор Игоревич Кретов; Алена Вадимовна Щелокова; Анна Евгеньевна Андрейченко
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-07-03

Abstract

Полезная модель относится к области медицинской диагностики и может быть использована в магнитно-резонансной томографии (МРТ) и магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) для повышения качества диагностики молочных желез человека. Устройство представляет собой резонансные структуры, состоящие из диэлектрических материалов с высоким значением относительной диэлектрической проницаемости, помещаемые в анатомически-адаптированный корпус. Резонансные структуры возбуждаются внешней антенной типа птичья клетка, являющейся элементом конструкции аппаратов клинической магнитно-резонансной томографии закрытого типа. Для повышения добротности резонансных структур, они отделяются от тела пациента металлическим экраном, что позволяет эффективно локализовать радиочастотное поле магнитно-резонансного томографа в объеме внутри резонансных структур, где расположена область исследования.The invention relates to the field of medical diagnostics and can be used in magnetic resonance imaging (MRI) and magnetic resonance spectroscopy (MRS) to improve the quality of human mammary gland diagnostics. The device is a resonant structure consisting of dielectric materials with a high value of relative dielectric constant, placed in an anatomically-adapted body. Resonant structures are excited by an external antenna of the birdcage type, which is a structural element of the closed-type clinical magnetic resonance imaging apparatus. To improve the quality of the resonant structures, they are separated from the patient's body with a metal screen, which allows you to effectively localize the radio frequency field of a magnetic resonance imager in the volume inside the resonant structures, where the study area is located.

Description

1. Область техники1. Field of technology

Предлагаемая полезная модель относится к медицинской технике, а именно является частью клинической системы магнитно-резонансной томографии с уровнем магнитного поля 1.5-3 Т. Устройство предназначено для локализации радиочастотного поля приемо-передающей катушки типа птичья клетка в регионах внутри резонансных структур, где располагаются молочные железы пациента, проходящего обследование.The proposed utility model relates to medical technology, namely, it is part of a clinical magnetic resonance imaging system with a magnetic field level of 1.5–3 T. The device is designed to localize the radio frequency field of a bird cage type receiving and transmitting coil in regions within resonant structures where the mammary glands are located patient undergoing examination.

2. Уровень техники2. The level of technology

Из существующего уровня техники известен клинический магнитно-резонансный томограф закрытого типа, который содержит сверхпроводящие обмотки, создающие постоянное магнитное поле, градиентные обмотки, создающие переменные поля низкой частоты, а также основную приемо-передающую радиочастотную катушку, встроенную в тоннель томографа и дополнительные специализированные приемные катушки, в том числе предназначенные для обследования молочных желез. Обычно возбуждение ядер исследуемых атомов в теле пациента производится основной катушкой, а прием ответных сигналов из области интереса ведется с использованием катушек, подключаемых к приемнику через кабельные интерфейсы (напр., патент США №5,363,845 от 19.12.2000. Open structure breast coil and support arrangement for interventional MRI/ Toshiba America MRI, Inc., патент США №6,850,065 от 01.02.2005. MRI coil system for breast imaging/ General Electric Company). Недостатками данного технического решения являются наличие соединительных кабелей, разъемов, необходимость в кабельных фильтрах (балунах), а также неоптимальное распределение радиочастотных полей в From the current level of technology known clinical magnetic resonance imaging closed type, which contains superconducting windings, creating a constant magnetic field, gradient windings, creating alternating fields of low frequency, as well as the main receiving and transmitting radio frequency coil, built-in tunnel of the scanner and additional specialized receiving coils including those intended for the examination of the mammary glands. Usually, the nuclei of the investigated atoms in the patient's body are excited by the main coil, and the response signals from the area of interest are received using coils connected to the receiver via cable interfaces (eg, US Patent No. 5,363,845 of December 19, 2000. Open for interventional MRI / Toshiba America MRI, Inc., US Patent No. 6,850,065 of February 1, 2005 (MRI coil system for breast imaging (General Electric Company). The disadvantages of this technical solution are the presence of connecting cables, connectors, the need for cable filters (baluns), as well as the non-optimal distribution of radio frequency fields in

процессе сканирования, что приводит к повышению удельного поглощения энергии электромагнитного поля в тканях пациентов, проходящих обследование, что особенно критично для людей с имплантами и кардиостимуляторами, а также лиц пожилого возраста.scanning process, which leads to an increase in the specific energy absorption of the electromagnetic field in the tissues of patients undergoing examination, which is especially critical for people with implants and pacemakers, as well as the elderly.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является приемо-передающая катушка для системы МРТ, предназначенной только для проведения обследований молочных желез (патент США №7,715,895 от 11.05.2010. Separate local RF transmit and receive coils for breast MRI system / Aurora Imaging Technology, Inc.), где благодаря использованию приемо-передающей катушки специальной конфигурации, удается локализовать радиочастотное поле в необходимом регионе исследования, т.е. в области молочных желез и тем самым снизить радиочастотную нагрузку на остальное тело пациента. Недостатками данного технического решения являются наличие кабелей для передачи и приема сигналов, использование в конструкции дорогостоящих высоковольтных и немагнитных электронных компонентов, а также общая сложность конструкции. Кроме того, устройство не является универсальным и может работать только со специализированной системой МРТ определенного производителя.The closest to the claimed technical solution is the transceiver coil for an MRI system intended only for breast examinations (US Patent No. 7,715,895 dated 05/11/2010. MRI system / Aurora Imaging Technology, Inc. ), where due to the use of a special-configuration transceiver coil, it is possible to localize the radio-frequency field in the required study region, i.e. in the area of the mammary glands and thereby reduce the radiofrequency load on the rest of the patient's body. The disadvantages of this technical solution are the presence of cables for transmitting and receiving signals, the use of expensive high-voltage and non-magnetic electronic components in the design, as well as the overall complexity of the design. In addition, the device is not universal and can only work with a specialized MRI system of a particular manufacturer.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является создание универсального беспроводного устройства, позволяющего локализовать радиочастотное поле основной приемопередающей катушки стандартного клинического магнитно-резонансного томографа в области молочных желез пациента, проходящего процедуру обследования без потери качества получаемого изображения.The problem to which the claimed technical solution is directed is the creation of a universal wireless device that allows localizing the radio frequency field of the main transceiver coil of a standard clinical magnetic resonance imager in the area of the mammary glands of a patient undergoing examination without loss of image quality.

Указанное техническое решение достигается за счет того, что катушка для магнитно-резонансной томографии молочных желез, содержащая корпус, включающий резонансные структуры, форма которого адаптирована под молочные железы пациента, отличающаяся тем, чтоThe specified technical solution is achieved due to the fact that the coil for magnetic resonance imaging of the mammary glands, comprising a housing including resonant structures, the shape of which is adapted to the mammary glands of the patient, characterized in that

резонансные структуры выполнены в виде колец из сегнетоэлектрических материалов с высокими значениями диэлектрической проницаемости, разделенных прокладками из немагнитных диэлектрических материалов, при этом над резонансными структурами расположен металлический экран.resonant structures are made in the form of rings made of ferroelectric materials with high dielectric constant values, separated by spacers of nonmagnetic dielectric materials, with a metal screen located above the resonant structures.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурами. Общий вид устройства показан на фиг. 1 и включает в себя корпус 1, адаптированный под молочные железы пациента, внутри которого закреплены полые резонансные структуры 2, над которыми расположен металлический экранирующий слой 3. Резонансные структуры 2 настроены на рабочую частоту аппарата МРТ, позволяя локализовать радиочастотное поле основной приемопередающей катушки аппарата в регионе в центре структур. Экран 3 при этом блокирует сигналы, поступающие от тканей пациента, не подвергающихся сканированию. Резонансные структуры 2 выполняются в виде набора колец 4 из сегнетоэлектрического материала с высоким значением диэлектрической проницаемости, например титаната бария BaTiO3, либо титаната кальция CaTiO3. Кольца разделяются прокладками из немагнитных диэлектрических материалов 5. с нутренняя вставка 6 предохраняет резонансные структуры от прямого контакта с телом пациента. Точная настройка резонансной частоты структур выполняется с помощью изменения толщины либо количества прокладок 5, либо расстояния от колец 4 до экрана 3.The essence of the claimed utility model is illustrated by figures. A general view of the device is shown in FIG. 1 and includes a housing 1 adapted for the patient’s mammary glands, inside which hollow resonant structures 2 are fixed, above which is placed a metal shielding layer 3. Resonant structures 2 are tuned to the working frequency of the MRI apparatus, allowing localization of the radio frequency field of the main transceiver coil of the device in the center of the structures. Screen 3 at the same time blocks the signals coming from the patient’s tissues that are not subject to scanning. Resonant structures 2 are made in the form of a set of rings 4 made of a ferroelectric material with a high dielectric constant, such as barium titanate BaTiO3, or calcium titanate CaTiO3. The rings are separated by gaskets of non-magnetic dielectric materials 5. The internal insert 6 protects the resonant structures from direct contact with the patient's body. The exact tuning of the resonant frequency of the structures is performed by changing the thickness of either the number of shims 5 or the distance from rings 4 to screen 3.

Предлагаемая катушка работает следующим образом. Стационарно катушка располагается в специальном шкафу для хранения оборудования внутри помещения магнитно-резонансного томографа. При необходимости использования устройства, его достают из шкафа помещают на стол аппарата МРТ. Производится укладка пациента на устройство таким образом, чтобы молочные железы пациента находились внутриThe proposed coil works as follows. Stationary coil is located in a special cabinet for storing equipment inside the magnetic resonance imaging room. If you need to use the device, it is taken out of the cabinet and placed on the table of the MRI machine. The patient is placed on the device in such a way that the patient’s mammary glands are inside

специализированных ниш в корпусе катушки внутри резонансных структур. После позиционирования пациента вместе с устройством в изоцентре томографа проводится процедура сканирования. Во время процедуры сканирования в резонансных структурах возникает объемная мода, поля которой связаны с внешним полем большой приемопередающей антенны, встроенной в тоннель аппарата МРТ. Таким образом, улучшаются приемопередающие характеристики антенны томографа как при возбуждении спинов в регионах в центрах резонансных структур, так и при приеме сигналов. Во время стандартной процедуры калибровки, автоматически подбирается необходимый уровень мощности радиоимпульса, уровень которого при использовании резонансных структур на основе сегнетоэлектрических материалов будет снижен по сравнению со случаем, когда используются локальные антенные элементы. При сканировании, используются клинические протоколы для маммографии. После окончания сканирования, катушка проходит дезинфекцию поверхности и затем помещается обратно на хранение.specialized niches in the coil body inside the resonant structures. After positioning the patient, a scanning procedure is performed with the device at the tomograph's isocenter. During the scanning procedure, a volume mode arises in the resonant structures, the fields of which are connected with the external field of a large transceiver antenna embedded in the tunnel of the MRI apparatus. Thus, the transmit-receive characteristics of the tomograph antenna are improved both when spins are excited in regions at the centers of resonant structures and when receiving signals. During the standard calibration procedure, the required power level of the radio pulse is automatically selected, the level of which, when using resonant structures based on ferroelectric materials, will be reduced compared to the case when local antenna elements are used. When scanning, clinical protocols for mammography are used. After scanning is completed, the coil is disinfected on the surface and then placed back in storage.

Таким образом, устройство позволяет получать изображения регионов молочных желез человека без подключения к системам аппарата МРТ, и при существенно сниженном уровне мощности возбуждающего импульса, а значит, снижению удельного поглощения энергии электромагнитного поля в тканях пациентов, проходящих процедуру обследования.Thus, the device allows to obtain images of human mammary glands regions without connecting to the MRI apparatus systems, and at a significantly reduced power level of the excitation pulse, and therefore, to reduce the specific energy absorption of the electromagnetic field in the tissues of patients undergoing the examination procedure.

Claims

A coil for magnetic resonance imaging of the mammary glands, comprising a housing comprising resonant structures, the shape of which is adapted to the patient's mammary glands, characterized in that the resonant structures are made in the form of rings of ferroelectric materials with high dielectric constant values separated by spacers of nonmagnetic dielectric materials, at the same time, a metallic screen is located above the resonant structures.