RU2103916C1 - Cardiosynchronizer device for building magnetic resonance images - Google Patents
Cardiosynchronizer device for building magnetic resonance images Download PDFInfo
- Publication number
- RU2103916C1 RU2103916C1 RU96103185A RU96103185A RU2103916C1 RU 2103916 C1 RU2103916 C1 RU 2103916C1 RU 96103185 A RU96103185 A RU 96103185A RU 96103185 A RU96103185 A RU 96103185A RU 2103916 C1 RU2103916 C1 RU 2103916C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- output
- input
- cardiosynchronizer
- signal receiver
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области диагностики анатомо-морфологических и функциональных дефектов сердца и крупных сосудов, в также может быть использовано для уменьшения артефактов кровотока при исследовании некоторых внутренних органов с помощью магнитно-резонансной томографии. The invention relates to the field of diagnosis of anatomical and morphological and functional defects of the heart and large vessels, and can also be used to reduce blood flow artifacts in the study of some internal organs using magnetic resonance imaging.
Уровень техники. The prior art.
Известен кардиосинхронизатор, входящий в состав магнитно-резонансного томографа с целью устранения артефактов движения в ЯМР-изображении и представляющий собой совокупность кардиодатчиков, измерительного электронного блока, в состав которого входят высокочастотный фильтр, широкополосный усилитель и последовательно соединенный через ограничитель нарастания фронта сигнала электро-оптический преобразователь, а также световолоконного кабеля, опто-электрического преобразователя, монитора и блока управления последовательностью импульсов (заявка ФРГ N 3430625, кл. A 61 B 5/05, 1984). Недостатками указанного кардиосинхронизатора являются неполная защита кардиосигнала от радиочастотных и импульсных помех и приводящая к искажениям передача его в аналоговой форме. Known cardiosynchronizer, which is part of a magnetic resonance imager to eliminate motion artifacts in an NMR image and is a combination of cardiac sensors, a measuring electronic unit, which includes a high-pass filter, a broadband amplifier and an electro-optical converter connected in series through a limiter for increasing the signal front as well as fiber optic cable, optoelectric converter, monitor and impu sequence control unit Lys (application Germany N 3430625, CL A 61 B 5/05, 1984). The disadvantages of this cardiosynchronizer are incomplete protection of the cardiosignal from radio-frequency and impulse noise and distortion of its transmission in analog form.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство синхронизации магнитно-резонансного изображения, включающее в себя формирователь сигнала и приемник сигнала, соединенные между собой по информационной цепи оптической линией связи, причем формирователь сигнала содержит группу электродов для отведения кардиосигнала, схему защиты от влияния радиочастотных и импульсных помех, усилитель тока и усилитель-ограничитель напряжения сигнала, соединенных последовательно, и выходной электро-оптический преобразователь, а приемник сигнала содержит опто-электрический преобразователь, дифференцирующую цепь, компаратор и звуковой индикатор (патент США N 4 684837, кл. A 61 B 5/05,1985). Указанное техническое решение недостаточно надежно из-за того, что кардиосигнал в приемник передается в аналоговой форме, что может привести к его искажениям, а также недостаточно электробезопасно по цепи питания формирователя сигнала для исследуемого пациента. The closest in technical essence to the proposed one is a magnetic resonance image synchronization device, which includes a signal shaper and a signal receiver, interconnected via an information circuit with an optical communication line, the signal shaper containing a group of electrodes for cardiac signal removal, a protection circuit from the influence of radio frequency and pulse interference, a current amplifier and an amplifier-limiter of the signal voltage, connected in series, and the output electro-optical converter l, and the signal receiver comprises an opto-electric converter, a differentiating circuit, a comparator and an audible indicator (U.S. Patent N 4 684 837, cl. A 61 B 5 / 05.1985). The indicated technical solution is not sufficiently reliable due to the fact that the cardiosignal is transmitted to the receiver in analog form, which can lead to its distortions, and is also not sufficiently electrically safe along the power supply circuit of the signal shaper for the patient under study.
Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION
Техническим результатом изобретения является повышение надежности синхронизации при диагностике анатомо-морфологических и функциональных дефектов сердца и крупных сосудов с помощью магнитно-резонансной томографии и повышение электробезопасности исследуемого пациента. The technical result of the invention is to increase the reliability of synchronization in the diagnosis of anatomical and morphological and functional defects of the heart and large vessels using magnetic resonance imaging and to increase the electrical safety of the studied patient.
Указанный технический результат достигается тем, что в формирователь сигнала кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения, содержащего группу электродов для отведения кардиосигнала, схему защиты от влияния радиочастотных и импульсных помех, буферный каскад и усилитель-ограничитель напряжения сигнала, соединенных последовательно, а также электро-оптический преобразователь, к выходу которого подключен один конец световодного кабеля, введены последовательно соединенные фильтр-ограничитель импульсных помех с плавающим порогом ограничения и детектор кардиосигнала с плавающим порогом срабатывания, причем выход усилителя-ограничителя напряжения сигнала соединен с входом фильтра-ограничителя импульсных помех, выход детектора кардиосигнала соединен с входом электро-оптического преобразователя, блок питания формирователя сигнала выполнен автономным и содержит выключатель, автоматически включающий напряжение питания под воздействием постоянного магнитного поля, а в приемнике сигнала кардиосинхронизатора, содержащего опто-электрический преобразователь, к входу которого подключен второй конец световодного кабеля, дифференцирующую цепь, компаратор и звуковой индикатор, выход опто-электрического преобразователя соединен с входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с входом компаратора, выход которого соединен со звуковым индикатором и через схему выбора полярности выходного сигнала с выходом приемника сигнала, являющимся выходом кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения. The specified technical result is achieved by the fact that the signal shaper of a cardiosynchronizer of a magnetic resonance image containing a group of electrodes for diverting a cardiosignal, a protection circuit from the influence of radio-frequency and impulse noise, a buffer cascade and an amplifier-limiter of the signal voltage connected in series, as well as an electro-optical converter , to the output of which one end of the optical fiber cable is connected, series-connected floating-pulse impulse noise filter-limiter is introduced In addition, the cardiosignal detector with a floating threshold, the output of the amplifier-limiter of the signal voltage connected to the input of the filter-limiter of impulse noise, the output of the detector of the cardiosignal connected to the input of the electro-optical converter, the power supply unit of the signal conditioner is autonomous and contains a switch that automatically turns on the voltage power supply under the influence of a constant magnetic field, and in the receiver of a signal of a cardiosynchronizer containing an optoelectric converter , the input of which is connected to the second end of the optical fiber cable, a differentiating circuit, a comparator, and an audio indicator, the output of the optoelectric converter is connected to an input of a differentiating circuit, the output of which is connected to an input of a comparator, the output of which is connected to an audio indicator and through the output signal polarity selection circuit with the output of the signal receiver, which is the output of the cardiosynchronizer of the magnetic resonance image.
На чертеже представлена функциональная схема кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения. The drawing shows a functional diagram of a cardiosynchronizer magnetic resonance image.
Кардиосинхронизатор магнитно-резонансного изображения включает в себя формирователь 1 сигнала, который содержит последовательно соединенные группу 2 электродов для отведения кардиосигнала, схему 3 защиты от влияния радиочастотных и импульсных помех, буферный каскад 4, усилитель-ограничитель 5 напряжения сигнала, фильтр-ограничитель 6 импульсных помех с плавающим порогом ограничения, детектор 7 кардиосигнала с плавающим порогом срабатывания, электро-оптический преобразователь 8 и блок 9 питания с выключателем 10. Выход электро-оптического преобразователя 8 является выходом формирователя 1 сигнала и соединен посредством световодного кабеля 11 с входом приемника 12 сигнала, в состав которого входят последовательно соединенные опто-электрический преобразователь 13, дифференцирующая цепь 14 и компаратор 15, причем вход опто-электрического преобразователя 13 является входом приемника 12 сигнала, а выход компаратора 15 соединен со звуковым индикатором 16 и через схему 17 выбора полярности выходного сигнала с выходом приемника 12 сигнала, являющимся выходом кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения. Блок питания 9 формирователя 1 сигнала выполнен автономным и содержит выключатель 10, автоматически включающий напряжение питания под воздействием постоянного магнитного поля. The magnetic resonance imaging cardiosynchronizer includes a signal shaper 1, which contains a series of 2 electrodes for cardiac signal removal, a protection circuit 3 from the influence of radio-frequency and pulse interference, a buffer stage 4, a signal voltage limiting amplifier 5, and a pulse limiting filter 6 with a floating limit threshold, a cardiosignal detector 7 with a floating threshold, an electro-optical converter 8 and a power supply unit 9 with a switch 10. The output of the electro-optical the converter 8 is the output of the signal shaper 1 and is connected via a light guide cable 11 to the input of the signal receiver 12, which includes a series-connected optoelectric converter 13, a differentiating circuit 14 and a comparator 15, the input of the optoelectric converter 13 being the input of the signal receiver 12 and the output of the comparator 15 is connected to the sound indicator 16 and through the circuit 17 for selecting the polarity of the output signal with the output of the signal receiver 12, which is the output of the magnesium cardiosynchronizer but resonance imaging. The power supply 9 of the shaper 1 of the signal is made autonomous and contains a switch 10 that automatically turns on the supply voltage under the influence of a constant magnetic field.
Конструктивно кардиосинхронизатор выполнен в виде отдельных блоков - формирователя 1 сигнала и приемника 12 сигнала, соединенных по информационным цепям световодным кабелем 11. Блок формирователя 1 сигнала размещается вблизи тела пациента, находящегося в области основного магнитного поля томографа, неподалеку от наложенных на определенные точки тела электродов 2, причем выключатель 10 блока питания 9 может быть выполнен в виде трех параллельно включенных герконов, расположенных ортогонально и автоматически включающих напряжение питания при приближении к магниту томографа на расстояние не более 2-х м. Блок приемника 12 сигнала располагается вне рабочей области томографа и связь его информационного выхода с устройством обработки магнитно-резонансного сигнала осуществляется посредством электрической линии связи, например, коаксиальным кабелем. Питание блока приемника 12 осуществляется от источника, обслуживающего электронные схемы томографа. Structurally, the cardiosynchronizer is made in the form of separate blocks — a signal shaper 1 and a signal receiver 12 connected via information circuits with a light guide cable 11. The signal shaper 1 block is located near the patient’s body located in the main magnetic field of the tomograph, not far from the electrodes 2 placed on specific points of the body moreover, the switch 10 of the power supply 9 can be made in the form of three parallel-connected reed switches located orthogonally and automatically turn on the supply voltage When the magnet approaches the scanner at a distance of not more than 2 m. The signal receiver unit 12 is located outside the working region of the imager and its connection with the data output device processing the magnetic resonance signal is received via the electric communication line, such as coaxial cable. The power supply to the receiver unit 12 is provided from a source serving the electronic circuits of the tomograph.
Кардимосинхронизатор работает следующим образом. Cardimosynchronizer works as follows.
Импульс запуска сканирующей последовательности томографа формируется в момент пика R-зубца кардиосигнала пациента. С помощью электродов 2 со встроенными токоограничивающими резисторами, наложенных на тело пациента, снимается разность потенциалов его кардиосигналов. Встроенные резисторы исключают протекание через тело пациента токов, опасных для его здоровья, которые могут возникнуть при воздействии на провода электродов радиочастотных и градиентных магнитных полей. Схема 3 защиты передает входные сигналы, а также обеспечивает защиту формирователя 1 сигнала от радиочастотных помех и ограничение импульсных помех, например, с помощью интегрирующей двухзвенной цепочки и двух встречно-параллельных диодов соответственно. При правильно наложенных электродах полярность R-зубца кардиосигнала должна быть положительной. Далее, кардиосигналы с импульсными помехами через буферный каскад 4 поступают на инвертирующий усилитель-ограничитель 5 напряжения, который при коэффициенте усиления порядка k=-3000 вследствие эффекта ограничения амплитуды помехи усиливает ее в 10 - 100 раз меньше, чем амплитуду кардиосигналов. Постоянная времени входной цепи этого усилителя больше длительности R-зубца кардиосигнала. Фильтр-ограничитель 6 импульсных помех по отношению к шумам и периодическим помехам работает как активный фильтр низких частот второго порядка. Импульсные же помехи ограничиваются, например, с помощью диодного ограничителя, зона ограничения которого определяется выходным сигналом, что и дает порог ограничения фильтра плавающим. С выхода фильтра-ограничителя 6 помех кардиосигналы поступают на детектор 7 с плавающим порогом срабатывания, который, например, за счет перезаряда последовательно подключенного к его входу конденсатора формирует на своем выходе импульсы запуска только в том случае, если очередной импульс на его входе имеет значение амплитуды, не меньшее заданной доли от предыдущего. Таким образом происходит отбраковка помех, имеющих амплитуду, меньшую полезного сигнала. Сформированные импульсы запуска поступают в электро-оптический преобразователь 8, выполненный, например, в виде транзисторного ключа со светодиодом в цепи коллектора, и далее, в виде световых импульсов, посредством световодного кабеля 11 передаются на вход приемника 12 сигнала. Световые импульсы преобразуются опто-электрическим преобразователем 13, выполненным, например, в виде фотодиода с нагрузкой по постоянному току, в электрические импульсы, и далее, через дифференцирующую цепь 14 поступают в компаратор 15, выполненный, например, в виде усилителя постоянного тока с цепью установки порога срабатывания, а с его выхода - на звуковой индикатор 16, выполненный, например, в виде пьезоэлектрического звукоизлучателя, и через схему 17 выбора полярности выходного сигнала на выход кардиосинхронизатора. The trigger pulse of the scanning sequence of the tomograph is formed at the time of the peak of the R-wave of the patient's cardiac signal. Using electrodes 2 with built-in current-limiting resistors superimposed on the patient's body, the potential difference of his cardiac signals is removed. Built-in resistors exclude the flow through the patient’s body of currents hazardous to his health, which can occur when radio-frequency and gradient magnetic fields are exposed to electrodes. The protection circuit 3 transmits input signals, and also provides protection for the signal shaper 1 from radio frequency interference and the limitation of impulse noise, for example, using an integrating two-link chain and two counter-parallel diodes, respectively. With correctly applied electrodes, the polarity of the R-wave of the cardiosignal should be positive. Further, cardiac signals with impulse noise through the buffer stage 4 are fed to an inverting voltage limiting amplifier 5, which, at a gain of the order of k = -3000, due to the effect of limiting the amplitude of the noise, amplifies it 10 to 100 times less than the amplitude of the cardiosignals. The time constant of the input circuit of this amplifier is longer than the duration of the R-wave of the cardiosignal. The filter limiter 6 impulse noise in relation to noise and periodic interference works as an active low-pass filter of the second order. Impulse noise is limited, for example, using a diode limiter, the restriction zone of which is determined by the output signal, which gives the filter limit threshold floating. From the output of the interference suppressor filter 6, the cardiosignals arrive at the detector 7 with a floating threshold, which, for example, due to the recharging of a capacitor connected in series to its input, generates start pulses at its output only if the next pulse at its input has an amplitude value not less than a given fraction of the previous one. Thus, rejection of interference having an amplitude smaller than the useful signal occurs. The generated triggering pulses are supplied to the electro-optical converter 8, made, for example, in the form of a transistor switch with an LED in the collector circuit, and then, in the form of light pulses, are transmitted through the light guide cable 11 to the input of the signal receiver 12. Light pulses are converted by an optoelectric converter 13, made, for example, in the form of a photodiode with a DC load, into electrical pulses, and then, through a differentiating circuit 14, they enter a comparator 15, made, for example, in the form of a DC amplifier with an installation circuit the threshold, and from its output to the sound indicator 16, made, for example, in the form of a piezoelectric sound emitter, and through the circuit 17 for selecting the polarity of the output signal to the output of the cardiosynchronizer.
Таким образом, предложенный кардиосинхронизатор магнитно-резонансного изображения в отличие от известных позволяет передавать по линии связи за пределы рабочего пространства томографа уже сформированные импульсы запуска сканирующей последовательности, что повышает надежность синхронизации. Кроме того, введение в блок формирователя сигнала автономного низковольтного источника питания с автоматическим выключателем совместно с использованием для передачи информации световых импульсов посредством световодного кабеля приводит к значительному повышению электробезопасности исследуемого пациента. Thus, the proposed magnetic resonance imaging cardiosynchronizer, unlike the known ones, allows the transmission of already generated scanning sequence triggering pulses via the communication line beyond the tomograph's working space, which increases the synchronization reliability. In addition, the introduction of an autonomous low-voltage power source with a circuit breaker into the signal shaper unit together with the use of light pulses for transmitting information through a light guide cable leads to a significant increase in the electrical safety of the patient under study.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96103185A RU2103916C1 (en) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | Cardiosynchronizer device for building magnetic resonance images |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96103185A RU2103916C1 (en) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | Cardiosynchronizer device for building magnetic resonance images |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2103916C1 true RU2103916C1 (en) | 1998-02-10 |
| RU96103185A RU96103185A (en) | 1998-04-20 |
Family
ID=20177089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96103185A RU2103916C1 (en) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | Cardiosynchronizer device for building magnetic resonance images |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2103916C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2605524C2 (en) * | 2011-12-23 | 2016-12-20 | Конинклейке Филипс Н.В. | Magnetic resonance imaging with suppression of flow artefacts |
| RU2605517C2 (en) * | 2012-02-09 | 2016-12-20 | Конинклейке Филипс Н.В. | Mri with correction of movement with the help of navigators, obtained by dixon method |
| RU2620789C2 (en) * | 2012-03-26 | 2017-05-29 | Конинклейке Филипс Н.В. | Through-plane navigator |
| RU2632246C2 (en) * | 2012-07-18 | 2017-10-03 | Конинклейке Филипс Н.В. | EFFECTIVE SEQUENCES OF ACCOMPLISHED ACTIONS OF HEART MAGNETIC-RESONANCE IMAGING BASED ON AUTOMATED PLANNING ON REVIEW RESEARCH ACCORDING TO mDIXON TECHNOLOGY |
| US10156623B2 (en) | 2012-09-06 | 2018-12-18 | Koninklike Philips N.V. | Magnetic resonance imaging system with navigator-based motion detection |
| RU2784922C2 (en) * | 2018-04-05 | 2022-12-01 | Конинклейке Филипс Н.В. | Motion tracking in magnetic resonance imaging, using radar and motion detection system |
-
1996
- 1996-02-20 RU RU96103185A patent/RU2103916C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US 4694837 A (Douglas M. Blakeley, Carolin A. Kershaw, Raymond E. Gangarosa 22.09.87, кл. A 61 B 5/05. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2605524C2 (en) * | 2011-12-23 | 2016-12-20 | Конинклейке Филипс Н.В. | Magnetic resonance imaging with suppression of flow artefacts |
| RU2605517C2 (en) * | 2012-02-09 | 2016-12-20 | Конинклейке Филипс Н.В. | Mri with correction of movement with the help of navigators, obtained by dixon method |
| RU2620789C2 (en) * | 2012-03-26 | 2017-05-29 | Конинклейке Филипс Н.В. | Through-plane navigator |
| US9846217B2 (en) | 2012-03-26 | 2017-12-19 | Koninklijke Philips N.V. | Through-plane navigator |
| RU2632246C2 (en) * | 2012-07-18 | 2017-10-03 | Конинклейке Филипс Н.В. | EFFECTIVE SEQUENCES OF ACCOMPLISHED ACTIONS OF HEART MAGNETIC-RESONANCE IMAGING BASED ON AUTOMATED PLANNING ON REVIEW RESEARCH ACCORDING TO mDIXON TECHNOLOGY |
| US10156623B2 (en) | 2012-09-06 | 2018-12-18 | Koninklike Philips N.V. | Magnetic resonance imaging system with navigator-based motion detection |
| RU2784922C2 (en) * | 2018-04-05 | 2022-12-01 | Конинклейке Филипс Н.В. | Motion tracking in magnetic resonance imaging, using radar and motion detection system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4945916A (en) | Optical device for the simultaneous detection of heart and respiratory movements | |
| US4991580A (en) | Method of improving the quality of an electrocardiogram obtained from a patient undergoing magnetic resonance imaging | |
| EP2020902B1 (en) | Optical triggering system for stroboscope system, and method | |
| US4868647A (en) | Electronic endoscopic apparatus isolated by differential type drive means | |
| US8260398B2 (en) | Position detection system, medical-device guidance system, and position detection method | |
| Damji et al. | RF interference suppression in a cardiac synchronization system operating in a high magnetic field NMR imaging system | |
| WO2002078542A3 (en) | Lever coil sensor for respiratory and cardiac motion | |
| RU2103916C1 (en) | Cardiosynchronizer device for building magnetic resonance images | |
| US9596977B2 (en) | Imaging element, imaging device, endoscope, endoscope system, and method of driving imaging element | |
| JP3236047B2 (en) | Electromyograph capable of data transmission without metal conductor | |
| US20070268018A1 (en) | Circuit Arrangement for Detuning a Resonant Circuit of an Mr Apparatus | |
| EP0525858A2 (en) | Method and device for determining variations in the position of a movable object by means of ultrasound | |
| JPS6055923A (en) | Noise preventing device of electronic scope | |
| RU96103185A (en) | CARDIOSYNCHRONIZER OF MAGNETIC RESONANCE IMAGE | |
| CN110300247B (en) | Endoscope control circuit and endoscope | |
| JP2828109B2 (en) | Ultrasound endoscope | |
| JPH02286142A (en) | Ultrasonic observing device | |
| JPH0573109B2 (en) | ||
| EP0059172A1 (en) | Device for detecting bioelectric signals, in particular electrocardiac signals | |
| JPH0311228B2 (en) | ||
| CN213883470U (en) | Remote warning instrument for cardiac operation | |
| JP2003153858A (en) | Electronic endoscope apparatus | |
| CN213883468U (en) | Remote display device for minimally invasive heart bypass surgery | |
| JPS63177839A (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| JP3063199B2 (en) | Electronic endoscope device |