RU2417745C1 - Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа - Google Patents
Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2417745C1 RU2417745C1 RU2010102988/14A RU2010102988A RU2417745C1 RU 2417745 C1 RU2417745 C1 RU 2417745C1 RU 2010102988/14 A RU2010102988/14 A RU 2010102988/14A RU 2010102988 A RU2010102988 A RU 2010102988A RU 2417745 C1 RU2417745 C1 RU 2417745C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- input
- transmitter
- output
- digital
- Prior art date
Links
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 abstract 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 abstract 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 210000002310 elbow joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицинской технике, а именно ортопедическому магнитно-резонансному томографу. Томограф содержит блок источников питания градиентных катушек, высокочастотный передатчик, операционный компьютер, спектрометр, малошумящий усилитель, передающую и приемную радиочастотные катушки. При этом выходы спектрометра соединены со входами источников питания градиентных катушек и входом высокочастотного передатчика, а вход - с выходом малошумящего усилителя, вход которого соединен с выходом приемной радиочастотной катушки. Вход передающей радиочастотной катушки соединен с выходом высокочастотного передатчика. Кроме того, спектрометр выполнен в виде платы сигнального процессора, платы цифроаналогового преобразователя градиентов и радиочастотной платы, размещаемых в системном блоке операционного компьютера. Управляющий вход высокочастотного передатчика соединен с цифровым выходом платы сигнального процессора. Приемная часть радиочастотной платы содержит кварцевый генератор, аналогово-цифровой преобразователь. Передающая часть радиочастотной платы содержит цифровой синтезатор, модулятор и смеситель, второй вход которого соединен с кварцевым генератором, а выход - со входом высокочастотного передатчика. При этом передающая и приемная радиочастотные катушки совмещены в одной приемопередающей катушке, снабженной схемой переключения с передачи на прием и обратно. Использование изобретения повышает работу МРТ и расширяет эксплуатационные возможности томографа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение предназначено для использования в медицине, а именно в ортопедической, травматологической и хирургической практике, и позволяет получать изображения суставов, мягких тканей и костей конечностей на основе ядерно-магнитного резонанса.
Известен магнитно-резонансный томограф (МРТ) открытого типа для обследования конечностей MAGNETOM С фирмы «SIEMENS», содержащий магнитно-резонансный сканер (www.medial.siemens.com) [1].
Основным недостатком известного МРТ [1] является очень большая масса постоянного магнита 16 тонн, что затрудняет установку аппарата в клинике и существенно удорожает изделие.
Известен также магнитно-резонансный сканер к МРТ для обследования конечностей, содержащий передающую и приемную радиочастотные катушки, соединенные соответственно с высокочастотным передатчиком и приемником диагностического сигнала, подключенным к компьютеру. В состав устройства входит ложе для обследуемой ноги в форме сапога из магнито- и электроизоляционного материала, на котором навиты радиочастотные катушки, блок электроники и пульт управления (патент RU №2192165, Кл. А61В 5/055) [2].
Известный МРТ [2] предназначен для исследования голеностопного сустава и пятки ноги пациента; на нем невозможно получать изображения коленного и локтевого суставов, что ограничивает сферу применения устройства [2].
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является магнитно-резонансный сканер к томографу Artoscan-C, содержащий блок источников питания градиентных катушек, высокочастотный передатчик, операционный компьютер, спектрометр, малошумящий усилитель, передающую и приемную радиочастотные катушки, причем выходы спектрометра соединены со входами источников питания градиентных катушек и входом высокочастотного передатчика, а вход - с выходом малошумящего усилителя, вход которого соединен с выходом приемной радиочастотной катушки, а вход передающей радиочастотной катушки соединен с выходом передатчика ("Artoscan-C et al. Dedicated MRI Systems " 03.04.2004, www.esaote.com/media/des /Cfs…[3]).
Данное устройство [3] выбрано нами в качестве прототипа.
Магнитно-резонансный сканер, выбранный нами в качестве прототипа, строго рассчитан на определенную напряженность магнитного поля. Небольшое изменение напряженности рабочего магнитного поля, вызванное например внешней помехой, может привести к нарушению работы сканера и МРТ в целом.
Целью настоящего изобретения является расширение эксплуатационных возможностей сканера и повышение надежности работы МРТ.
Данная цель достигается тем, что в магнитно-резонансном сканере для ортопедического магнитного томографа, содержащем блок источников питания градиентных катушек, высокочастотный передатчик, операционный компьютер, спектрометр, малошумящий усилитель, передающую и приемную радиочастотные катушки, причем выходы спектрометра соединены со входами источников питания градиентных катушек и входом высокочастотного передатчика, а вход - с выходом малошумящего усилителя, вход которого соединен с выходом приемной радиочастотной катушки, а вход передающей радиочастотной катушки соединен с выходом передатчика, спектрометр выполнен в виде трех печатных плат - платы сигнального процессора, платы цифроаналогового преобразователя градиентов и радиочастотной платы, размещаемых в системном блоке операционного компьютера, управляющий вход передатчика соединен с цифровым выходом платы сигнального процессора, приемная часть радиочастотной платы содержит кварцевый генератор, соединенный со схемой понижения частоты, аналогово-цифровой преобразователь с частотой оцифровки f>fв/4, где fв - частота высшей гармоники выходного сигнала схемы понижения частоты, а передающая часть радиочастотной платы содержит цифровой синтезатор с возможностью модуляции по фазе и частоте, модулятор и смеситель, второй вход которого соединен с кварцевым генератором, а выход - со входом высокочастотного передатчика, при этом передающая и приемная радиочастотная катушка совмещены в одной приемопередающей катушке, снабженной схемой переключения с передачи на прием и обратно.
В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием к ним.
На фиг.1 приведена блок-схема сканера, а на фиг.2 - функциональная схема платы радиочастотного спектрометра, входящего в сканер.
Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа содержит блок источников питания 1 градиентных катушек, высокочастотный передатчик 2, операционный компьютер 3, спектрометр 4, малошумящий усилитель (МШУ) 5, перемопередающую радиочастотную катушку 6 (фиг.1). Спектрометр 4 выполнен в виде трех печатных плат - платы сигнального процессора DSP 7, платы цифроаналогового (ЦАП) преобразователя 8 и радиочастотной платы (РЧ) 9, размещенных в системном блоке операционного компьютера 3.
Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа работает следующим образом.
Операционный компьютер 3 загружает в плату DSP 7 спектрометра 4 временную диаграмму последовательности сканирования (значения выходных каналов спектрометра в дискретные моменты времени) и стартует программу DSP. Программа в соответствии с заданной временной диаграммой формирует цифровую последовательность градиентных импульсов на плату ЦАП 8 спектрометра 4 и цифровые возбуждающие радиоимпульсы на плату РЧ 9 спектрометра. В плате ЦАП 8 цифровые последовательности преобразуются в аналоговые напряжения, поступающие на входы X, Y, Z блока источников питания градиентных катушек. Усиленные градиентные импульсы могут подаваться на градиентные катушки магнитной системы (в состав сканнера не входит) для формирования градиентных магнитных полей по осям X, Y, Z. Плата РЧ 9 спектрометра 4 из цифровых возбуждающих радиоимпульсов формирует аналоговые радиоимпульсы, поступающие для усиления на вход ВЧ-передатчика 2. На управляющий вход передатчика с цифрового порта DSP 7 поступают прямоугольные импульсы напряжения, вырабатываемые синхронно с возбуждающими радиоимпульсами, которые открывают выход передатчика 2 в моменты воздействия радиоимпульсов. Усиленные передатчиком 2 возбуждающие радиоимпульсы поступают в передающую часть радиочастотной катушки 6, находящейся внутри магнитной системы, для возбуждения высокочастотного электромагнитного поля в исследуемом объекте. Отклик объекта на возбуждающий радиоимпульс принимается приемной частью передающей катушки 6, усиливается малошумящим усилителем (МШУ) 5 и поступает на вход РЧ-платы 9 спектрометра 4. На входе РЧ платы 9 сигнал с приемной катушки 6 фильтруется фильтром нижних частот 10 и усиливается входным усилителем 11 (фиг.2). Усиленный сигнал поступает на аналогово-цифровой преобразователь 12 для прямой оцифровки.
Для того чтобы схема РЧ-платы была универсальной и сканнер мог использоваться для магнитных полей различной напряженности и соответственно частоты, в плату РЧ 9 встроена схема понижения частоты 13, работающая следующим образом. Пусть наибольшая частота спектра принимаемого сигнала Fвх, а наибольшая частота входного сигнала АЦП 12 ограничена в соответствии с теоремой Найквиста частотой Fацп<Fвх. Кварцевый генератор 14 формирует гармонический сигнал частотой ω=Fацп+Fвх, поступающий на схему понижения частоты 13, на второй вход которого подается сигнал с входного усилителя 11. Схема понижения частоты 13 работает по принципу умножителя с последующей низкочастотной фильтрацией выходного сигнала. После перемножения входного сигнала частотой Fвх и сигнала с кварцевого генератора 14 частотой ω=Fвх-Fацп на выходе формируются сигналы разностной (F=Fвх-(Fвх-Fацп)=Fацп) и суммарной частоты (F=(Fвх-Fацп)+Fвх=2Fвх-Fацп). Суммарный сигнал не пропускается низкочастотным фильтром, а разностный сигнал с наибольшей частотой Fацп поступает на вход АЦП 12 для последующей оцифровки. При заданной частоте оцифровки Fd частота кварцевого генератора выбирается таким образом, чтобы выполнялось соотношение Fацп<Fd/4, удовлетворяющее критерию Найквиста с двойным запасом. Оцифрованный выходной сигнал с платы РЧ 9 поступает в плату DSP 7 для дальнейшей цифровой обработки и получения томографических изображений.
Передающая часть платы РЧ 9 также содержит схему преобразования частоты, но выделяет не разностную, а суммарную частоту преобразованного сигнала. Схема содержит цифровой синтезатор 15, вырабатывающий гармонический сигнал частотой Fацп, поступающий на вход модулятора 16, выполненного в виде цифрового умножителя. На второй вход модулятора поступает сигнал огибающей возбуждающего радиоимпульса, поступающий с цифроаналогового преобразователя 17 и усиленный усилителем 18 (фиг.2). На выходе модулятора 16 формируется модулированный радиоимпульс с несущей частотой Fацп. Этот сигнал подается на вход смесителя 19, предназначенного для повышения частоты до уровня Fвх, т.е такой же частоты, которая поступает от приемной катушки и соответствует частоте поля магнита. В смесителе модулированный радиоимпульс частотой Fацп смешивается с сигналом частотой ω=Fвх-Fацп, поступающим от кварцевого генератора, и суммарный сигнал Fацп+Fвх-Fацп=Fвх подается на передатчик и далее в передающую часть радиочастотной катушки. Сигнал цифрового синтезатора 15 может модулироваться по частоте, фазе и амплитуде, значения которых поступают по цифровому каналу от платы DSP 7.
Наличие цифрового спектрометра и схемы преобразования частоты в передающем и приемном тракте позволяют путем изменения частоты кварцевого генератора использовать данный цифровой спектрометр с магнитами любой напряженности поля, что делает его универсальным, расширяет эксплуатационные возможности устройства и повышает надежность работы МРТ.
Claims (2)
1. Ортопедический магнитно-резонансный томограф, содержащий блок источников питания градиентных катушек, высокочастотный передатчик, операционный компьютер, спектрометр, малошумящий усилитель, передающую и приемную радиочастотные катушки, при этом выходы спектрометра соединены со входами источников питания градиентных катушек и входом высокочастотного передатчика, а вход - с выходом малошумящего усилителя, вход которого соединен с выходом приемной радиочастотной катушки, а вход передающей радиочастотной катушки соединен с выходом высокочастотного передатчика, отличающийся тем, что спектрометр выполнен в виде трех печатных плат - платы сигнального процессора, платы цифроаналогового преобразователя градиентов и радиочастотной платы, размещаемых в системном блоке операционного компьютера, управляющий вход высокочастотного передатчика соединен с цифровым выходом платы сигнального процессора, приемная часть радиочастотной платы содержит кварцевый генератор, соединенный со схемой понижения частоты, аналогово-цифровой преобразователь с частотой оцифровки f>fв/4, где fв - частота высшей гармоники выходного сигнала схемы понижения частоты, а передающая часть радиочастотной платы содержит цифровой синтезатор с возможностью модуляции по фазе и частоте, модулятор и смеситель, второй вход которого соединен с кварцевым генератором, а выход - со входом высокочастотного передатчика, при этом передающая и приемная радиочастотные катушки совмещены в одной приемопередающей катушке, снабженной схемой переключения с передачи на прием и обратно.
2. Томограф по п.1, отличающийся тем, что второй цифровой выход платы сигнального процессора соединен с его цифровым входом через резистор и конденсатор, смонтированный в схеме радиочастотной катушки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010102988/14A RU2417745C1 (ru) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010102988/14A RU2417745C1 (ru) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2417745C1 true RU2417745C1 (ru) | 2011-05-10 |
Family
ID=44732508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010102988/14A RU2417745C1 (ru) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2417745C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100164498A1 (en) * | 2007-05-31 | 2010-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated-circuit low-noise amplifier |
| RU2620861C2 (ru) * | 2012-05-14 | 2017-05-30 | Конинклейке Филипс Н.В. | Конструкция схемы питания для подачи радиочастотного сигнала на множество катушечных элементов в магнитно-резонансной системе катушек |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5007425A (en) * | 1988-08-19 | 1991-04-16 | Picker International, Inc. | Patient and coil support structure for magnetic resonance imagers |
| WO2001032079A2 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | Arthrovision, Inc. | Evaluating disease progression using magnetic resonance imaging |
| RU46644U1 (ru) * | 2005-03-10 | 2005-07-27 | Санкт-Петербургский государственный университет | Низкочастотный минитомограф |
| EP1913871A1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | Esaote S.p.A. | Method and apparatus for determining indications helping the diagnosis of orthopedical diseases |
-
2010
- 2010-02-01 RU RU2010102988/14A patent/RU2417745C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5007425A (en) * | 1988-08-19 | 1991-04-16 | Picker International, Inc. | Patient and coil support structure for magnetic resonance imagers |
| WO2001032079A2 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | Arthrovision, Inc. | Evaluating disease progression using magnetic resonance imaging |
| RU46644U1 (ru) * | 2005-03-10 | 2005-07-27 | Санкт-Петербургский государственный университет | Низкочастотный минитомограф |
| EP1913871A1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | Esaote S.p.A. | Method and apparatus for determining indications helping the diagnosis of orthopedical diseases |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100164498A1 (en) * | 2007-05-31 | 2010-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated-circuit low-noise amplifier |
| US8324900B2 (en) * | 2007-05-31 | 2012-12-04 | Koninklijke Philips Electronic N.V. | Magnetic resonance integrated-circuit low-noise amplifier |
| RU2620861C2 (ru) * | 2012-05-14 | 2017-05-30 | Конинклейке Филипс Н.В. | Конструкция схемы питания для подачи радиочастотного сигнала на множество катушечных элементов в магнитно-резонансной системе катушек |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10705169B2 (en) | Device having inert gas nucleus channel and method for magnetic resonance imaging using the same | |
| EP1869485B1 (en) | Arrangement using a capacitively coupled signal transmission line | |
| EP3895610B1 (en) | Method and device for detecting movement of a subject in a magnetic resonance imaging device | |
| CN102053233B (zh) | 局部线圈装置中的mr信号传输 | |
| US20050143667A1 (en) | Wireless heart rate sensing system and method | |
| JP6373192B2 (ja) | Ｍｒｉ機器において使用するためのアクティブ位置マーカー | |
| CN111198346B (zh) | 磁共振成像装置 | |
| Özen et al. | Active decoupling of RF coils using a transmit array system | |
| CN104473644A (zh) | 一种用于磁共振成像的线圈控制系统及头颈联合线圈 | |
| RU2417745C1 (ru) | Магнитно-резонансный сканер для ортопедического магнитного томографа | |
| JP3590059B2 (ja) | 電子常磁性共鳴システム | |
| US11841414B2 (en) | Respiratory detection transceiver | |
| JP4248588B1 (ja) | 小型磁気共鳴イメージング装置 | |
| CN113960593A (zh) | 一种复信号解调的雷达呼吸特征信号检测方法和系统 | |
| Eder et al. | A Signal Acquisition Setup for Ultrashort Echo Time Imaging Operating in Parallel on Unmodified Clinical MRI Scanners Achieving an Acquisition Delay of $\text {3}~{\mu}\text {s} $ | |
| RU2417746C1 (ru) | Приемно-передающее радиочастотное устройство к магнитно-резонансному сканеру для ортопедического магнитного томографа | |
| US20240329170A1 (en) | Transmit device for generating a multi-frequency pilot tone and magnetic resonance tomograph with transmit device | |
| US20250035723A1 (en) | Double-resonance mrt local coil with integrated pilot tone signal frequency converter | |
| US20240133988A1 (en) | Sensing motion in mri using rf intermodulation | |
| Ehses et al. | Evaluation of Switch Mode Amplifiers for Low-Field MRI | |
| HK1262415B (en) | Device having inert gas nucleus channel and magnetic resonance imaging method | |
| HK1262415A1 (en) | Device having inert gas nucleus channel and magnetic resonance imaging method | |
| Lurie et al. | A dual‐purpose 20 mT PEDRI and 0.38 T MR imager based on a resistive‐magnet clinical MRI system | |
| Ackerman et al. | In vivo 31P solid state MRI of human wrists: short-T2 MRI using the scanner 1H channel | |
| Vaezi Kakhki et al. | Simultaneous Multinuclear MRI Via a Single Rf Channel |