RU2705239C1

RU2705239C1 - Magnetic induction tomography method

Info

Publication number: RU2705239C1
Application number: RU2018146874A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Юнг
Original assignee: Борис Николаевич Юнг
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-11-06

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medical equipment, namely to magnetic induction tomography methods. Method includes arrangement of object and magnetic field receivers in space, excitation of magnetic field in this space, measurement of eddy currents induced by this field in magnetic field receivers, and reconstructing the image of the spatial distribution of the conductivity of the object based on the measurement results, wherein creating the magnetic field induction vector crossing the analyzed object from the total magnetic flux generated by the magnetic field sources, wherein measurement of eddy currents induced by magnetic field in the investigated object is carried out along the axis of the flexible magnetic conductor connected to the magnetic field source. Measurement of eddy currents induced by a magnetic field source in the investigated object is performed with the possibility of arbitrary rotation of the magnetic field induction vector during its rotation around an arbitrary axis. Reconstruction of the conductivity of the object is carried out based on the results of comparative measurements, in the absence and presence of an object in the analyzed space, wherein the sign of the magnetic field induction vector change zone is displaced beyond the investigated space.

EFFECT: high efficiency of magnetic induction tomography.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и нейронаук, а именно, к магнитоиндукционной томографии для неинвазивных исследований и диагностики мозга с помощью приборов получения томографического изображения мозга пациента.The invention relates to the field of medicine and neuroscience, namely, magnetic induction tomography for non-invasive studies and brain diagnostics using instruments for obtaining a tomographic image of the patient’s brain.

Известен способ магнитоиндукционной томографии (см. патент США 20080258717), включающий одну или несколько катушек генератора, индуцирующих вихревой ток в объекте и несколько измерительных катушек с возможностью обеспечения относительного перемещения между одной или несколькими катушками генератора и одной или несколькими катушками датчика, с одной стороны, и объектом, подлежащим изучению с другой стороны, причем катушки генератора и катушки датчиков располагаются в виде массива и приспособлены для поворота одной или нескольких катушек генератора и одной или нескольких катушек датчика относительно исследуемого объекта.A known method of magnetic induction tomography (see US patent 20080258717), comprising one or more generator coils inducing eddy current in the object and several measuring coils with the possibility of providing relative movement between one or more generator coils and one or more sensor coils, on the one hand, and the object to be studied on the other hand, and the generator coils and sensor coils are arranged in an array and are adapted to rotate one or more coils nerator and one or more sensor coils relative to the investigated object.

Известен способ магнитоиндукционной томографии (см. патент США 20110313277), в котором размещают множество передающих и измерительных катушек в кольцевой решетке, выбирают и возбуждают пары передающих катушек среди множества передающих катушек таким образом, что первичное магнитное поле, генерируемое первой парой передающих катушек, минимизируется в месте расположения по меньшей мере одной измерительной катушки и регистрируют вторичные магнитные поля, представляющие интерес в ответ на возбуждающее первичное магнитное поле.A known method of magnetic induction tomography (see US Pat. the location of the at least one measuring coil, and secondary magnetic fields of interest are recorded in response to the exciting primary magnetic field.

Известен способ магнитоиндукционной томографии (см. патент РФ 2129406), в котором объект помещают в исследуемое пространство, возбуждают в этом пространстве переменное магнитное поле с помощью источников переменного магнитного поля, измеряют сигналы, наведенные этим полем в приемниках переменного магнитного поля, и реконструкцию изображения пространственного распределения проводимости объекта по результатам измерений, производят по измеренным сдвигам фаз между сигналами источников и приемников магнитного поля.A known method of magnetic induction tomography (see RF patent 2129406), in which an object is placed in the investigated space, excite an alternating magnetic field in this space using sources of an alternating magnetic field, measure the signals induced by this field in receivers of an alternating magnetic field, and reconstructing the spatial image the distribution of the conductivity of the object according to the measurement results, produced by the measured phase shifts between the signals of the sources and receivers of the magnetic field.

Известен также способ магнитоиндукционной томографии (см. патент США 2010097726,), содержащий катушки генератора для генерирования первичного магнитного поля, индуцирующего вихревой ток в объекте и измерительные катушки для измерения как первичного, так и вторичного магнитного поля, создаваемого вихревым током, при этом, катушки генератора соединяются с цепью питания генератора, а катушки датчиков соединяются с измерительной цепью, причем предусмотрено их отсоединение, если система находится в нерабочем состоянии.There is also known a method of magnetic induction tomography (see US Pat. the generator are connected to the generator power circuit, and the sensor coils are connected to the measuring circuit, and provided for their disconnection, if the system is inoperative.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ магнитоиндукционной томографии (см. AI-Zeibak S., Goss D., Lyon G., Yu Z.Z., Pleyton A.J. and Beck M.S. A feasibility study of electromagnetic inductance tomography. Proc. IX Int. Conf. Electrical Bio-Impedance. Heidelberg. 1995, pp 426-429), заключающийся в том, что исследуемый объект помещают в исследуемое пространство между первичным источником и приемником магнитного поля, возбуждают в этом пространстве индукционные токи с помощью источника переменного магнитного поля, которые в свою очередь изменяют магнитное поле и индуцируемую им ЭДС в приемнике магнитного поля, используемые в дальнейшем для реконструкции изображения, причем, катушки в пространстве перемещают в пространстве параллельно друг другу так, чтобы их ось многократно рассекала объект, при этом, для уменьшения внешних воздействий на результаты измерений, катушки и исследуемое пространство отделяются от внешнего пространства электрическим или магнитным экраном или их комбинацией.Closest to the claimed invention is a method of magnetic induction tomography (see AI-Zeibak S., Goss D., Lyon G., Yu ZZ, Pleyton AJ and Beck MS A feasibility study of electromagnetic inductance tomography. Proc. IX Int. Conf. Electrical Bio-Impedance. Heidelberg. 1995, pp 426-429), consisting in the fact that the test object is placed in the test space between the primary source and the magnetic field receiver, induce in this space induction currents using a variable magnetic field source, which in turn change the magnetic field and the induced EMF in the receiver of the magnetic field used in the future for image reconstruction, moreover, the coils in space are moved in space parallel to each other so that their axis repeatedly cuts the object, while, to reduce external influences on the measurement results, the coils and the investigated space are separated from the external space by electric or magnetic screen or a combination thereof.

Общим недостатком перечисленных известных способов магнитоиндукционной томографии является низкая эффективность использования источников магнитного поля из-за фиксации приемниками магнитного поля лишь части распределенных в объеме пространства магнитных потоков, индуцирующего вихревой ток в объекте, что приводит к уменьшению точности, чувствительности и разрешающей способности. Кроме того, способ не позволяет получить достоверное распределение проводимости, так как обладает низкой чувствительностью к изменениям проводимости и высокой чувствительностью к влиянию паразитных емкостных связей между приемником и источником магнитного поля. Кроме того, известные способы сложны и нетехнологичны из-за необходимости применения множества источников и приемников, сложностью их перемещения и коммутации, и необходимостью их электрического согласования.A common drawback of these known methods of magnetic induction tomography is the low efficiency of using magnetic field sources due to the fixation by the magnetic field receivers of only a part of the magnetic fluxes distributed in the space volume, which induces eddy current in the object, which leads to a decrease in accuracy, sensitivity and resolution. In addition, the method does not allow to obtain a reliable distribution of conductivity, as it has low sensitivity to changes in conductivity and high sensitivity to the influence of stray capacitive coupling between the receiver and the source of the magnetic field. In addition, the known methods are complex and low-tech due to the need to use many sources and receivers, the complexity of their movement and switching, and the need for their electrical coordination.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности, технологичности и точности способа магнитоиндукционной томографии.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency, manufacturability and accuracy of the method of magnetic induction tomography.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, заключается в использовании полного магнитного потока, генерируемого источником магнитного поля, и воздействии на исследуемый объект, помещенный в исследуемое пространство, сконцентрированным магнитным потоком, а также, в измерении вне исследуемого пространства, в котором помещен объект, однородной составляющей магнитного потока, индуцирующего вихревой ток в объекте.The technical result obtained by solving the problem lies in the use of the total magnetic flux generated by the magnetic field source, and exposure of the test object placed in the test space, concentrated magnetic flux, as well as in the measurement outside the test space in which the object is placed, homogeneous component of the magnetic flux inducing eddy current in the object.

Для решения поставленной задачи способ магнитоиндукционной томографии, включающий, возбуждение в этом пространстве магнитного поля, измерение вихревых токов, наведенных этим полем в приемниках магнитного поля, и реконструкцию изображения пространственного распределения проводимости объекта по результатам измерений, отличается тем, что создают вектор индукции магнитного поля, пересекающий объект, из полного магнитного потока, генерируемого источниками магнитного поля, причем, измерение вихревых токов, наведенных магнитным полем в исследуемом объекте, проводят, предпочтительно, в центральной части оси гибкого магнитопровода, соединенного с источником магнитного поля, причем, реконструкцию проводимости объекта осуществляют по результатам сравнительных измерений, в отсутствии и при наличии объекта в исследуемом пространстве.To solve this problem, the method of magnetic induction tomography, including excitation in this space of a magnetic field, measuring the eddy currents induced by this field in the magnetic field receivers, and reconstructing the spatial distribution of the object’s conductivity from the measurement results, differs in that they create a magnetic field induction vector, crossing the object, from the total magnetic flux generated by the magnetic field sources, moreover, the measurement of eddy currents induced by the magnetic field in and Followed the subject is preferably carried out in the central axis of the flexible magnetic circuit coupled to the magnetic field source, wherein, the reconstruction of the object of conductivity is carried out based on the results of comparative measurements in the absence and in the presence of an object in the test space.

Кроме того, измерение вихревых токов, наведенных источником магнитного поля в исследуемом объекте, проводят с возможностью произвольного поворота вектора индукции магнитного поля при его вращении вокруг любой произвольной оси.In addition, the measurement of eddy currents induced by a magnetic field source in the studied object is carried out with the possibility of arbitrary rotation of the magnetic field induction vector when it rotates around any arbitrary axis.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки, указывающие, что «создают пересекающий исследуемый объект вектор индукции магнитного поля», позволяет повысить точность способа за счет фиксации приемником магнитного поля магнитных потоков, индуцирующих вихревой ток в объекте по вектору индукции магнитного поля, пересекающего объект.Signs indicating that “they create a magnetic field induction vector that intersects the object under study” can improve the accuracy of the method by fixing the magnetic field receiver to magnetic fluxes that induce eddy current in the object along the magnetic field induction vector crossing the object.

Признаки, указывающие, что создают пересекающий исследуемый объект вектор индукции магнитного поля «из полного магнитного потока, генерируемого источниками магнитного поля», позволяет повысить эффективность использования источников магнитного поля, снизить его массо-габаритные характеристики и электромагнитные помехи в процессе работы магнитной системы магнитоиндукционного томографа.Signs indicating that they create a magnetic field induction vector that crosses the object under study “from the full magnetic flux generated by the magnetic field sources” can improve the efficiency of using magnetic field sources, reduce its weight and size characteristics and electromagnetic interference during operation of the magnetic system of a magnetic induction tomograph.

Признаки, указывающие, что «измерение вихревых токов, наведенных магнитным полем в исследуемом объекте, проводят, предпочтительно, в центральной части оси гибкого магнитопровода, соединенного с источником магнитного поля», обеспечивает технологичное измерение и повышает точность способа за счет фиксации приемником магнитного поля однородной составляющей магнитного потока, индуцирующего вихревой ток в объекте по вектору индукции магнитного поля, пересекающего объект.Signs indicating that "the measurement of eddy currents induced by a magnetic field in the studied object is carried out, preferably, in the Central part of the axis of the flexible magnetic circuit connected to the source of the magnetic field", provides technological measurement and improves the accuracy of the method by fixing the receiver of the magnetic field of a homogeneous component magnetic flux inducing eddy current in the object by the induction vector of the magnetic field crossing the object.

Признаки, указывающие, что «реконструкцию проводимости объекта осуществляют по результатам сравнительных измерений, в отсутствии и при наличии объекта в исследуемом пространстве», позволяет проводить не абсолютные, а сравнительные измерения, дающие отклонение от установочной меры или образца, что позволяет получить более высокую точность, причем, при производстве больших однотипных измерений и более высокую производительность.Signs indicating that "reconstruction of the conductivity of the object is carried out according to the results of comparative measurements, in the absence and in the presence of the object in the investigated space", allows you to conduct not absolute, but comparative measurements, giving a deviation from the installation measure or sample, which allows to obtain higher accuracy, moreover, in the production of large measurements of the same type and higher performance.

Признак дополнительного пункта формулы изобретения обеспечивают получение массива данных проводимостей при произвольном повороте вектора индукции магнитного поля и его вращении вокруг любой произвольной оси.A sign of an additional claim provides for obtaining an array of conductivity data during arbitrary rotation of the magnetic field induction vector and its rotation around any arbitrary axis.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 схематически изображен магнитоиндукционный томограф, реализующий предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема сканирующего устройства магнитоиндукционного томографа; на фиг. 3 - магнитная измерительная система магнитоиндукционного томографа с концентратором магнитного поля; на фиг. 4 - схема соединений источников питания ИП с выводами обмоток катушек электромагнитов источников магнитного поля.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 schematically shows a magnetic induction tomograph that implements the proposed method; in FIG. 2 is a diagram of a scanning device of a magnetic induction tomograph; in FIG. 3 - magnetic measuring system of a magnetic induction tomograph with a magnetic field concentrator; in FIG. 4 is a diagram of the connections of power supplies of the SP with the conclusions of the windings of the coils of the electromagnets of the magnetic field sources.

На фиг. 1: N и S - северный и южный полюсы магнитной системы магнитоиндукционного томографа; В - вектор индукции магнитного поля; R - радиус окружности исследуемого пространства; О - центр вращения вектора индукции В магнитного поля; rвх - входное сопротивление усилителя; Uизм2 - напряжение на выходе измерительной обмотки; 1 и 2 - катушки электромагнитов; 3 и 4 - концентраторы магнитного поля; 5 и 6 -крепления катушек электромагнитов; 7 - гибкий центральный магнитопровод; 8 и 9 - измерительные катушки; 10 - объект исследования;In FIG. 1: N and S are the north and south poles of the magnetic system of a magnetic induction tomograph; B is the magnetic field induction vector; R is the radius of the circle of the investigated space; O is the center of rotation of the induction vector B of the magnetic field; rin - input impedance of the amplifier; Uism2 - voltage at the output of the measuring winding; 1 and 2 - coils of electromagnets; 3 and 4 - magnetic field concentrators; 5 and 6-mountings of coils of electromagnets; 7 - flexible central magnetic circuit; 8 and 9 - measuring coils; 10 - object of study;

На фиг. 2: N и S - северный и южный полюсы магнитной системы; X-X, ось вращения поворотных платформ; Y-Y, горизонтальная ось; 1 и 2 - катушки электромагнитов; 3 и 4 - концентраторы магнитного поля; 5 и 6 - крепления катушек электромагнитов; 11 и 12 - подвижные плиты; 13, 14, 15 и 16 - вертикальные направляющие; 17 и 18 - двигатели; 19 и 20 - оси двигателей 17 и 18; 21 и 22 - поворотные платформы; 23 и 24 - упорные кольца; 25 - двигатель; 26 - ось двигателя 25; 27 и 28 - зона соприкосновения; 29 - кольцо.In FIG. 2: N and S are the north and south poles of the magnetic system; X-X, rotation axis of turntables; Y-Y, horizontal axis; 1 and 2 - coils of electromagnets; 3 and 4 - magnetic field concentrators; 5 and 6 - fastening coils of electromagnets; 11 and 12 - movable plates; 13, 14, 15 and 16 - vertical guides; 17 and 18 - engines; 19 and 20 - axis of the engines 17 and 18; 21 and 22 - rotary platforms; 23 and 24 - persistent rings; 25 - engine; 26 - the axis of the engine 25; 27 and 28 - contact area; 29 - ring.

На фиг. 3: ИП1 - источник питания; Uизм1 и Uизм2 - напряжения на выходе измерительных обмоток; 1 - катушка электромагнита; 3 - концентратор магнитного поля; 7 - гибкий центральный магнитопровод; 8 и 9 - измерительные катушки; 30 - изоляционный слой; 31 - электромагнитный экран; 32 - защитная оболочка; 33 - диэлектрическая накладка; 34 - законцовка; 35 - магнитный материал; 36 - диэлектрическая вставка.In FIG. 3: IP1 - power supply; Uism1 and Uism2 - voltage at the output of the measuring windings; 1 - coil of an electromagnet; 3 - magnetic field concentrator; 7 - flexible central magnetic circuit; 8 and 9 - measuring coils; 30 - an insulating layer; 31 - electromagnetic screen; 32 - a protective shell; 33 - dielectric pad; 34 - ending; 35 - magnetic material; 36 - dielectric insert.

На фиг. 4: БЛОК А - блок источников питания. U1 и U2 - источники питания с импульсным напряжением, U3 и U4 - источники питания с переменным напряжением; БЛОК В - блок задания источников питания. U1 и U2 или U3 и U4 - источники питания, заданные; БЛОК С - блок задания направлений тока. Uзад1 и Uзад2 или Uзад3 и Uзад4 - источники питания с заданными направлениями токов; БЛОК D - блок подключения источников питания к обмоткам катушек. ОК1 и ОК2 - обмотки катушек источников магнитного поля; а, b, с и d - выводы обмоток катушек источников магнитного поля;

- направления токов в обмотках катушек ОК1 и ОК2.In FIG. 4: UNIT A - power supply unit. U1 and U2 - power supplies with a pulse voltage, U3 and U4 - power supplies with an alternating voltage; BLOCK B - block for specifying power sources. U1 and U2 or U3 and U4 - power supplies specified; BLOCK C - block for setting current directions. Uzad1 and Uzad2 or Uzad3 and Uzad4 - power supplies with given current directions; BLOCK D - block for connecting power supplies to coil windings. OK1 and OK2 - winding coils of magnetic field sources; a, b, c and d - the conclusions of the windings of the coils of the sources of the magnetic field;

- direction of currents in the windings of coils OK1 and OK2.

На чертежах показаны: схема работы магнитоиндукционного томографа (см. фиг. 1) с вектором индукции В магнитного поля между северным N и южным S полюсами магнитной системы, сканирующего в плоскости окружности О исследуемое пространство радиуса R и пересекающего объект исследования 10. Входное сопротивление rвх измерительного усилителя обеспечивает согласование выходного напряжения Uизм2 измерительной катушки 9 с измерительным усилителем (на фиг. 1 не показан). Концентраторы 3 и 4 магнитного поля создают узконаправленный магнитный поток, формирующий вектор индукции В магнитного поля, пересекающий объект исследования 10. Крепления 5 и 6 катушек электромагнитов 1 и 2 обеспечивают совпадение геометрических осей катушек электромагнитов 1 и 2 и их прохождение через центр окружности О рабочего пространства радиуса R. Гибкий центральный магнитопровод 7 обеспечивает протекание полного магнитного потока, генерируемых источниками 1 и 2 магнитных полей, вне рабочего пространства по гибкому центральному магнитопроводу 7. Измерительные катушки 8 и 9 обеспечивают фиксацию либо полного магнитного потока, либо его части, проходящего соосно оси гибкого центрального магнитопровода 7, и индуцирующих вихревой ток в объекте исследования 10 по вектору индукции В магнитного поля. Использование полного магнитного потока, генерируемого источниками 1 и 2 магнитных полей, повышает эффективность использования источников магнитного поля, снизить его массо-габаритные характеристики и электромагнитные помехи в процессе работы магнитной системы магнитоиндукционного томографа. Концентраторы 3 и 4 магнитного поля, создают узконаправленный магнитный поток, формирующий узконаправленный вектор индукции В магнитного поля, пересекающий объект исследования 10 и индуцирующий вихревой ток в объекте по вектору индукции В магнитного поля, что повышает точность, чувствительность и разрешающую способность. Совпадение геометрических осей катушек электромагнитов 1 и 2 и их прохождение через центр окружности О рабочего пространства радиуса R за счет крепления 5 и 6 катушек электромагнитов 1 и 2 обеспечивают получение точного массива данных проводимостей, привязанных к рабочему пространству радиуса R, для восстановления изображения. Полный магнитный поток, генерируемый источниками 1 и 2 магнитных полей, вне рабочего пространства протекает по гибкому центральному магнитопроводу 7, что снижает электромагнитные помехи, генерируемые магнитной системой магнитоиндукционного томографа. Фиксация измерительной катушкой 8 части магнитного потока, проходящего соосно оси гибкого центрального магнитопровода 7, обеспечивает технологичное измерение и повышает точность способа за счет фиксации приемником магнитного поля однородной составляющей магнитного потока, индуцирующего вихревой ток в объекте исследования 10 по вектору индукции В магнитного поля, пересекающего объект. Измерительная катушка 9 обеспечивает фиксацию полного магнитного потока, индуцирующего вихревой ток в объекте исследования 10, и может быть использовано для приближенной оценки поля проводимостей.The drawings show: the operation diagram of a magnetic induction tomograph (see Fig. 1) with the induction vector B of the magnetic field between the north N and south S poles of the magnetic system scanning in the plane of circle O the space of radius R examined and intersecting the object of study 10. Input resistance rin measurement amplifier provides matching output voltage U ISM2 measuring coil 9 with a measuring amplifier (not shown in Fig. 1). Hubs 3 and 4 of the magnetic field create a narrow magnetic flux forming the induction vector B of the magnetic field crossing the object of study 10. The fasteners 5 and 6 of the coils of electromagnets 1 and 2 ensure that the geometrical axes of the coils of electromagnets 1 and 2 coincide and pass through the center of the circle О of the working space radius R. A flexible central magnetic circuit 7 provides the flow of the full magnetic flux generated by sources 1 and 2 of magnetic fields outside the working space through a flexible central magnet toprovodu 7. Measuring coil 8 and 9 provide fixation or the total magnetic flux or part thereof, extending coaxially of the central axis of the flexible magnetic circuit 7 and inducing an eddy current in the object under study 10, the vector of induction B of the magnetic field. Using the full magnetic flux generated by sources of magnetic fields 1 and 2, increases the efficiency of using magnetic field sources, reduces its mass-dimensional characteristics and electromagnetic interference during operation of the magnetic system of a magnetic induction tomograph. Hubs 3 and 4 of the magnetic field create a narrowly directed magnetic flux forming a narrowly directed induction vector B of the magnetic field crossing the object of study 10 and inducing eddy current in the object by the magnetic field induction vector B, which increases accuracy, sensitivity and resolution. The coincidence of the geometrical axes of the coils of electromagnets 1 and 2 and their passage through the center of the circle O of the working space of radius R by attaching 5 and 6 coils of electromagnets 1 and 2 provide an accurate array of conductivity data tied to the working space of radius R to restore the image. The full magnetic flux generated by sources 1 and 2 of magnetic fields outside the working space flows through a flexible central magnetic circuit 7, which reduces the electromagnetic interference generated by the magnetic system of the magnetic induction tomograph. The fixation by the measuring coil 8 of the part of the magnetic flux passing coaxially to the axis of the flexible central magnetic circuit 7 provides technological measurement and improves the accuracy of the method by fixing the magnetic field receiver to the homogeneous component of the magnetic flux inducing eddy current in the object of study 10 along the induction vector B of the magnetic field crossing the object . The measuring coil 9 provides a fixation of the total magnetic flux inducing eddy current in the object of study 10, and can be used for an approximate estimation of the conductivity field.

В устройстве (см. фиг. 2) сканирования вектором индукции В магнитного поля (на схеме не показан), сформированным северным N и южным S полюсами магнитной системы, рабочего пространства устройства вектор индукции В магнитного поля лежит в плоскости, образованной осью вращения поворотных платформ X-X и горизонтальной осью Y-Y. Катушки электромагнитов 1 и 2 создают вектор индукции В магнитного поля, причем, магнитный поток катушек электромагнитов 1 и 2, вне рабочего пространства, протекает по гибкому центральному магнитопроводу 7 (на фиг. 2 не показан), а в рабочем пространстве через концентраторы 3 и 4 магнитного поля, создающих узконаправленный магнитный поток, формирующий вектор индукции В магнитного поля. Крепления 5 и 6 катушек электромагнитов 1 и 2 обеспечивают совпадение геометрических осей катушек электромагнитов 1 и 2 и их прохождение через центр окружности О рабочего пространства радиуса R. Подвижные плиты 11 и 12 перемещаются по вертикальным направляющим 13, 14, 15 и 16 до совпадения осей двигателей 17 и 18 с заданной плоскостью сканирования объекта исследования 10. Оси 19 и 20 двигателей 17 и 18 посредством поворотных платформ 21 и 22 устанавливают угол плоскости сканирования объекта исследования 10 относительно горизонтальной плоскости, образованной осью вращения поворотных платформ X-X и горизонтальной осью Y-Y. Упорные кольца 23 и 24, при вращении двигателем 25 через ось 26 двигателя 25 кольца 29, обеспечивают посредством зон соприкосновения 27 и 28 жесткость связи кольца 29 с платформами 21 и 22.In the device (see Fig. 2) scanning the magnetic field induction vector B (not shown in the diagram) formed by the North N and South S poles of the magnetic system, the working space of the device, the magnetic field induction vector B lies in the plane formed by the rotation axis of the turntables XX and the horizontal axis YY. Coils of electromagnets 1 and 2 create an induction vector B of a magnetic field, moreover, the magnetic flux of coils of electromagnets 1 and 2, outside the working space, flows through a flexible central magnetic circuit 7 (not shown in Fig. 2), and in the working space through concentrators 3 and 4 magnetic field, creating a narrow magnetic flux forming the magnetic field induction vector B. The fasteners 5 and 6 of the coils of electromagnets 1 and 2 ensure that the geometrical axes of the coils of electromagnets 1 and 2 coincide and pass through the center of the circle О of the working space of radius R. The movable plates 11 and 12 move along the vertical guides 13, 14, 15 and 16 until the axes of the motors coincide 17 and 18 with a given scanning plane of the object of study 10. The axes 19 and 20 of the engines 17 and 18 by means of the rotary platforms 21 and 22 set the angle of the plane of scanning of the object of study 10 relative to the horizontal plane, formed the axis of rotation of turntables X-X and Y-Y horizontal axis. The thrust rings 23 and 24, when the engine 25 rotates through the axis 26 of the engine 25 of the ring 29, provide, by means of the contact zones 27 and 28, the stiffness of the connection of the ring 29 with the platforms 21 and 22.

Магнитная измерительная система магнитоиндукционного томографа с концентратором магнитного поля (вторая часть, за исключением измерительных катушек, симметричная, не показана) включает (см. фиг. 3) источник питания ИП1, включенный в цепь питания катушки электромагнита 1 источника магнитного поля, размещенного непосредственно на гибком центральном магнитопроводе 7. Напряжения Uизм1 и Uизм2 на выходе измерительных обмоток 8 и 9 пропорциональны скорости изменения, соответственно, части и полного магнитных потоков в гибком центральном магнитопроводе 7. Концентратор магнитного поля 3, выполненный из магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью, обеспечивает повышение напряженности магнитного поля в усеченной части магнитной системы. Вне пределов рабочего пространства устройства полный магнитный поток источников магнитного поля протекает по экранированному гибкому центральному магнитопроводу 7, что снижает электромагнитные помехи и чувствительность к влиянию паразитных емкостных связей между приемником и источником магнитного поля, а также, позволяет полностью использовать рабочее пространство для помещения объекта исследования 10. Измерительные катушки 8 и 9, размещенные внутри и/или вокруг соосно оси гибкого центрального магнитопровода 7, обеспечивают измерение части или полного магнитного потока, индуцирующего вихревой ток в исследуемом объекте. Изоляционный слой 30 обеспечивает электрическую изоляцию гибкого центрального магнитопровода 7 и электромагнитного экрана 31, выполненного из высокопроводящего материала, например, оплетка из меди, зануленного или заземленного в одной или нескольких точках. Защитная оболочка 32 обеспечивает механическую прочность и защищает гибкий центральный магнитопровод 7 от внешних воздействий. Диэлектрическая накладка 33 предназначена для удобства работы. Законцовка 34, выполненная из диамагнитного материала, обеспечивает концентрацию магнитного потока и имеет форму в виде конуса, усеченной параболы или гиперболы вращения для снижения вихревых токов в законцовке 34 при протекании магнитных потоков. Магнитный материал 35 законцовки 34 выполнен с высокой индукцией насыщения для обеспечения работы концентратора магнитного поля 3 магнитной системы при высоких значениях напряженности магнитного поля. Диэлектрическая вставка 36 из прорезиненного материала обеспечивает механическую прочность катушки электромагнита 1 и гибкого центрального магнитопровода 7 при изгибных механических нагрузках.A magnetic measuring system of a magnetic induction tomograph with a magnetic field concentrator (the second part, with the exception of measuring coils, symmetric, not shown) includes (see Fig. 3) a power supply IP1, included in the power supply circuit of the coil of electromagnet 1 of a magnetic field source located directly on a flexible the central magnetic circuit 7. The voltages Umeas1 and Umeas2 at the output of the measuring windings 8 and 9 are proportional to the rate of change, respectively, of the part and the total magnetic flux in the flexible central magneto 7. rovode magnetic field concentrator 3 made of magnetic material with high magnetic permeability, enhances the strength of the magnetic field in the truncated portion of the magnetic system. Outside the working space of the device, the full magnetic flux of magnetic field sources flows through a shielded flexible central magnetic circuit 7, which reduces electromagnetic interference and sensitivity to the influence of spurious capacitive coupling between the receiver and the magnetic field source, and also allows you to fully use the working space to place the object of study 10 . Measuring coils 8 and 9, located inside and / or around coaxially the axis of the flexible Central magnetic circuit 7, provide measurements e part or total magnetic flux inducing eddy current in the object under study. The insulating layer 30 provides electrical insulation of the flexible central magnetic circuit 7 and the electromagnetic shield 31 made of highly conductive material, for example, a braid of copper, nullified or grounded at one or more points. The protective shell 32 provides mechanical strength and protects the flexible central magnetic core 7 from external influences. The dielectric pad 33 is designed for ease of operation. The tip 34, made of diamagnetic material, provides a magnetic flux concentration and has the shape of a cone, a truncated parabola or a rotation hyperbola to reduce eddy currents in the tip 34 during magnetic fluxes. The magnetic material 35 of the tip 34 is made with high saturation induction to ensure the operation of the magnetic field concentrator 3 of the magnetic system at high magnetic field strengths. The dielectric insert 36 made of rubberized material provides the mechanical strength of the coil of the electromagnet 1 and the flexible central magnetic circuit 7 under bending mechanical loads.

Схема соединений источников питания ИП с выводами обмоток катушек электромагнитов источников магнитного поля (см. фиг. 4) состоит из последовательно соединенных блока источников питания (БЛОК А), блока задания источников питания (БЛОК В), блока задания направлений тока (БЛОК С), блока подключения источников питания к обмоткам катушек (БЛОК D) и обмоток катушек источников магнитного поля ОК1 и ОК2. Схема предназначена для создания либо импульсного, либо переменного магнитного поля, формирующего вектор индукции магнитного поля, пересекающий объект, из полного магнитного потока, генерируемого источниками магнитного поля. БЛОК А включает источники питания U1, U2, U3 и U4. U1 и U2, например, импульсные напряжения, U3 и U4 - напряжения переменного тока или специальной формы, например, экспоненциальной. Все выводы источников питания расширены до четырех и подключены к блоку задания источников питания (БЛОК В), состоящей из четырех двухпакетных переключателей, каждая на восемь входов, обеспечивающей на каждом выходе переключателя выбор любой из имеющихся источников питания. Выводы заданных источники питания из четырех двухпакетных переключателей блока (БЛОК В) поступают в блок задания направлений тока (БЛОК С), состоящей из четырех трехпозиционных переключателей, каждая на два входа, обеспечивающей на каждом выходе переключателя заданное направление тока в заданных источниках питания. Каждый вывод четырех трехпозиционных переключателей блока (БЛОК С), расширенных до восьми, поступает в блок подключения источников питания к обмоткам катушек БЛОК D, состоящей из двух двухпакетных переключателей, каждая на шестнадцать входов, обеспечивающей на выходах а, b, с и d обмоток катушек ОК1 и ОК2 источников магнитного поля, любой из заданных источников питания и направлений тока: по часовой

или против

часовой стрелки. Набор источников питания с возможностью изменения направления тока в обмотках катушек ОК1 и ОК2 позволяют создавать магнитные поля в источниках магнитного поля заданного направления при воздействии на объект исследования 10. Длительность импульса и частоту переменного напряжения источников магнитного поля выбирают по зависимости импеданса мозга от структуры составляющих тканей мозга, формирующих его импеданс. Эквивалентная схема импеданса элементарного участка мозга включает две параллельно соединенные цепи: последовательно соединенные поляризационную емкость Ср, поляризационное сопротивление Rp, сопротивление цитоплазмы Ri и сопротивления межклеточной жидкости Rм. Поляризационные сопротивление Rp и емкость Ср зависят от проницаемости и статической емкости мембраны на границе мембраны и среды, следовательно, зависят от частоты, а последовательно соединенное с ними сопротивление Ri - сопротивление собственно цитоплазмы, не зависит от частоты. Сопротивление межклеточной жидкости Rм, включенное параллельно, последовательно соединенным поляризационной емкости Ср, поляризационному сопротивлению Rp, сопротивлению цитоплазмы Ri, также не зависит от частоты. Поскольку вихревые токи наводятся по вектору индукции В магнитного поля, импеданс мозга зависит как от макроструктурной поляризации объема клеток, время релаксации которой составляет 10^-8-10^-3 с, так и от поверхностной поляризации на поверхностях с двойным электрическим слоем, время релаксации которой лежит в пределах от 10^-3 до 1 с. Кроме того, импеданс мозга зависит от электронной поляризации за счет смещения электронов на своих орбитах относительно положительно заряженных ядер в атомах и ионах с временем релаксации 10^-16-10^-14 с и дипольной (ориентационной) поляризации с временем релаксации от 10^-13 до 10^-7 с. Для обеспечения наибольшего значения вида поляризации, влияющего на изменение импеданса, время, в течение которого наведенное вектором индукции В магнитного поля электрическое поле вихревых токов направлено в одну сторону (Т/2), должно быть больше времени релаксации τ какого-либо вида поляризации (Т/2>τ). В этом случае поляризация достигает своего наибольшего значения, а эффективная диэлектрическая проницаемость и проводимость объекта не будут изменяться с частотой. С увеличением частоты (или снижением длительности импульса) полупериод Т/2 переменного тока становится меньше времени релаксации, при этом, поляризация не успевает достигнуть своего максимального значения, что приведет к уменьшению с частотой диэлектрической проницаемости и, как следствие, к возрастанию проводимости. При значительном увеличении частоты данный вид поляризации практически будет отсутствовать, а диэлектрическая проницаемость и проводимость будут определяться другими видами поляризации с меньшим временем релаксации. Таким образом, длительность импульса и частоту переменного напряжения (U1 и U2, например, импульсные напряжения, U3 и U4 - напряжения переменного тока) источников магнитного поля можно условно подразделить на три диапазона: 1-10 кГц; 1-10 МГц; 10-20 ГГц, учитывающие время релаксации поверхностной поляризации на поверхностях с двойным электрическим слоем, макроструктурную поляризацию объема клеток и дипольную (ориентационную) поляризацию. Источники магнитного поля с переменной частотой и длительностью импульса, учитывающие электронную поляризацию смещения электронов на своих орбитах относительно положительно заряженных ядер в атомах и ионах (с временем релаксации 10^-16-10^-14) на данном этапе создать исключительно сложно.The connection diagram of the IP power supplies with the terminals of the windings of the coils of the electromagnets of the magnetic field sources (see Fig. 4) consists of a series-connected power supply unit (BLOCK A), a power supply setting unit (BLOCK B), a current direction setting block (BLOCK C), unit for connecting power sources to coil windings (BLOCK D) and coil windings of magnetic field sources OK1 and OK2. The circuit is designed to create either a pulsed or alternating magnetic field that forms the magnetic field induction vector crossing the object from the total magnetic flux generated by the magnetic field sources. BLOCK A includes power supplies U1, U2, U3 and U4. U1 and U2, for example, pulse voltage, U3 and U4 - AC voltage or a special shape, for example, exponential. All outputs of the power supplies are expanded to four and are connected to the power supply setting unit (BLOCK B), which consists of four two-pack switches, each with eight inputs, providing at each switch output any of the available power supplies. The findings of the specified power supplies from the four two-package switches of the unit (BLOCK B) are supplied to the current direction setting block (BLOCK C), consisting of four three-position switches, each with two inputs, providing a predetermined current direction in the given power supplies at each switch output. Each output of four three-position block switches (BLOCK C), expanded to eight, enters the block connecting power supplies to the coil windings of BLOCK D, consisting of two two-packet switches, each with sixteen inputs, providing outputs a, b, c and d of the coil windings OK1 and OK2 magnetic field sources, any of the given power sources and current directions: clockwise

or against

clockwise. A set of power sources with the ability to change the direction of the current in the windings of the OK1 and OK2 coils allows you to create magnetic fields in the magnetic field sources of a given direction when exposed to the object of study 10. The pulse duration and frequency of the alternating voltage of the magnetic field sources are selected according to the dependence of the brain impedance on the structure of the brain tissue components forming its impedance. The equivalent circuit of the impedance of the elementary region of the brain includes two parallel-connected circuits: series-connected polarization capacitance Cp, polarization resistance Rp, cytoplasmic resistance Ri, and intercellular fluid resistance Rm. The polarization resistance Rp and capacitance Cp depend on the permeability and static capacity of the membrane at the interface between the membrane and the medium; therefore, they depend on frequency, and the resistance Ri connected in series with them, the resistance of the cytoplasm itself, does not depend on frequency. The resistance of the intercellular fluid Rm, connected in parallel, sequentially connected to the polarization capacitance Cp, the polarization resistance Rp, the resistance of the cytoplasm Ri, also does not depend on the frequency. Since eddy currents are induced along the induction vector B of the magnetic field, the brain impedance depends on both the macrostructural polarization of the cell volume, whose relaxation time is 10 ^-8 -10 ^-3 s, and on the surface polarization on surfaces with a double electric layer, the relaxation time of which lies ranging from 10 ^-3 to 1 s. In addition, the brain impedance depends on electron polarization due to the displacement of electrons in their orbits relative to positively charged nuclei in atoms and ions with a relaxation time of 10 ^-16 -10 ^-14 s and dipole (orientation) polarization with a relaxation time of 10 ^-13 to 10 ^-7 p. To ensure the greatest value of the type of polarization that affects the change in impedance, the time during which the electric field of the eddy currents induced by the induction vector of the magnetic field B is directed in one direction (T / 2) should be longer than the relaxation time τ of any type of polarization (T / 2> τ). In this case, the polarization reaches its greatest value, and the effective dielectric constant and conductivity of the object will not change with frequency. With an increase in the frequency (or a decrease in the pulse duration), the half-cycle T / 2 of the alternating current becomes less than the relaxation time, while the polarization does not have time to reach its maximum value, which will lead to a decrease in the dielectric constant with a frequency and, as a consequence, to an increase in conductivity. With a significant increase in the frequency, this type of polarization will practically be absent, and the dielectric constant and conductivity will be determined by other types of polarization with a shorter relaxation time. Thus, the pulse duration and frequency of the alternating voltage (U1 and U2, for example, impulse voltages, U3 and U4 are alternating current voltages) of the magnetic field sources can be conditionally divided into three ranges: 1-10 kHz; 1-10 MHz; 10-20 GHz, taking into account the relaxation time of surface polarization on surfaces with a double electric layer, macrostructural polarization of the cell volume and dipole (orientation) polarization. Sources of a magnetic field with a variable frequency and pulse duration that take into account the electron polarization of the displacement of electrons in their orbits relative to positively charged nuclei in atoms and ions (with a relaxation time of 10 ^-16 -10 ^-14 ) at this stage are extremely difficult to create.

Способ магнитоиндукционной томографии осуществляют следующим образом.The method of magnetic induction tomography is as follows.

Проводят калибровку рабочего пространства магнитоиндукционного томографа. Для этого двигателем 25 вращают кольцо 29 и обеспечивают возможность воздействия в рабочем пространстве на зону стимуляции катушками индукторов 1 и 2 источников магнитного поля из разных точек пространства в отсутствии объекта исследования. Измерение вихревых токов проводят измерительной обмоткой 8 в гибком центральном магнитопроводе 7 при вращении на 360 градусов вектора индукции В магнитного поля вокруг любой произвольной оси в рабочем пространстве устройства с угловым шагом Δα, что обеспечивает получение массива данных максимальных значений вихревых токов в отсутствии объекта

для i-й плоскости, где i изменяется от 1 до 360/Δα, при этом, максимальные значения вихревых токов фиксируются пиковым детектором на выходе измерительной обмоткой 8 после предварительного усиления. Для получения массива данных распределения вихревых токов в другой плоскости смещают (см. фиг. 2) на Δh платформы 11 и 12 и повторяют измерения с тем же угловым шагом Δα и составляют, таким образом, массив данных в отсутствии объекта по всем плоскостям сканирования

где i - количество измерений по вектору индукции В магнитного поля в плоскости сканирования; j - количество плоскостей сканирования. Полученные массивы данных максимальных значений вихревых токов, в зависимости от электромагнитной обстановки в месте производства измерений, могут существенно отличаться друг от друга. В этом случае учитывают весь массив данных

если отличаются незначительно, то принимают за константу их среднее арифметическое значение. Далее, известными способами осуществляют привязку координат 3D индивидуальной модели головы пациента внутри устройства магнитоиндукционной томографии. Для этого 3D индивидуальную модель головы пациента получают с привязкой к трем реперным точкам, размещенных предварительно на голове пациента, например, на лбу и сосцевидных отростках. Далее, реперные точки 3D индивидуальной модели головы пациента привязывают к координатам рабочего пространства устройства магнитоиндукционной томографии путем преобразования координат 3D индивидуальной модели головы пациента к координатам рабочего пространства. Координаты реперных точек 3D индивидуальной модели головы пациента в рабочем пространстве устройства задают, например, в сферической системе координат. Далее, объект 10 помещают в исследуемое пространство радиуса R (см. фиг. 1) и жестко фиксируют в этом пространстве, затем проводят магнитоиндукционную томографию с привязкой измеренных значений проводимостей к координатам реперных точек 3D индивидуальной модели головы пациента. Для этого устанавливают начальные условия магнитоиндукционной томографии (см. фиг. 2). Подвижные плиты 11 и 12 перемещают по вертикальным направляющим 13, 14, 15 и 16 до совпадения осей двигателей 17 и 18 с заданной плоскостью сканирования объекта исследования 10. Двигатели 17 и 18 посредством их осей 19 и 20 и поворотных платформ 21 и 22 устанавливают угол плоскости сканирования объекта исследования 10 относительно горизонтальной плоскости, образованной осью вращения поворотных платформ X-X и горизонтальной осью Y-Y. Включается (см. фиг. 4) выбранный тип источника питания с заданным направлением тока в обмотках катушек ОК1 и ОК2 источников магнитного поля. Для этого по схеме соединений обмоток катушек ОК1 и ОК2 источников магнитного поля с источниками питания задают источник питания (БЛОК А, БЛОК В) и направление тока (БЛОК С), затем посредством блока подключения источников питания к обмоткам катушек (БЛОК D) подключают обмотки катушек ОК1 и ОК2 источников магнитного поля к заданным источникам питания (U1 и U2 - источники питания с импульсным напряжением, U3 и U4 - источники питания с переменным напряжением) с заданным направлением тока. Далее, начинают магнитоиндукционную томографию по схеме проведения калибровки и получают массив данных максимальных значений вихревых токов

при наличии объекта в исследуемом пространстве. По измеренным значениям составляют соотношения:Calibration of the working space of the magnetic induction tomograph. To do this, rotate the ring 29 by the engine 25 and provide the possibility of exposure in the working space to the stimulation zone by the coils of

inductors

1 and 2 of the magnetic field sources from different points of space in the absence of the object of study. The eddy currents are measured by measuring winding 8 in a flexible central magnetic circuit 7 when the induction vector B is rotated 360 degrees of the magnetic field around any arbitrary axis in the working space of the device with an angular pitch Δα, which provides an array of data of the maximum eddy currents in the absence of an object

for the i-th plane, where i varies from 1 to 360 / Δα, while the maximum eddy currents are recorded by the peak detector at the output of the measuring winding 8 after preliminary amplification. To obtain an array of eddy current distribution data in another plane, shift (see Fig. 2) by

Δh platforms

11 and 12 and repeat the measurements with the same angular step Δα and thus make up an array of data in the absence of an object along all scan planes

where i is the number of measurements by the induction vector B of the magnetic field in the scanning plane; j is the number of scan planes. The obtained data arrays of the maximum eddy currents, depending on the electromagnetic environment at the place of measurement, can differ significantly from each other. In this case, the entire data array is taken into account.

if they differ slightly, then their arithmetic mean value is taken as a constant. Further, by known methods, the 3D coordinates of the individual model of the patient’s head are referenced inside the magnetic induction tomography device. For this, a 3D individual model of the patient’s head is obtained with reference to three reference points previously placed on the patient’s head, for example, on the forehead and mastoid processes. Further, the reference points of the 3D individual model of the patient’s head are tied to the coordinates of the working space of the magnetic induction tomography device by converting the coordinates of the 3D individual model of the patient’s head to the coordinates of the working space. The coordinates of the reference points of the 3D individual model of the patient’s head in the working space of the device are set, for example, in a spherical coordinate system. Next, the object 10 is placed in the studied space of radius R (see Fig. 1) and rigidly fixed in this space, then magneto-induction tomography is carried out with the measured conductivity values tied to the coordinates of the 3D reference points of the individual patient’s head model. To do this, establish the initial conditions of magnetic induction tomography (see Fig. 2). The

movable plates

11 and 12 are moved along the

vertical guides

13, 14, 15 and 16 until the axes of the

engines

17 and 18 coincide with the specified scanning plane of the object of study 10. The

engines

17 and 18, by means of their

axes

19 and 20 and the

rotary platforms

21 and 22, set the angle of the plane scanning the object of study 10 relative to the horizontal plane formed by the axis of rotation of the turntables XX and the horizontal axis YY. The selected type of power source with a given direction of current in the windings of the coils OK1 and OK2 of the magnetic field sources is turned on (see Fig. 4). To do this, according to the connection scheme of the windings of the OK1 and OK2 coils of the magnetic field sources with the power sources, the power source (BLOCK A, BLOCK B) and the current direction (BLOCK C) are set, then the coil windings are connected via the power supply connecting unit to the coil windings (BLOCK D) OK1 and OK2 of the magnetic field sources to the specified power sources (U1 and U2 - power supplies with a pulse voltage, U3 and U4 - power supplies with an alternating voltage) with a given current direction. Next, they start magnetic induction tomography according to the calibration scheme and obtain an array of data of the maximum eddy currents

in the presence of an object in the investigated space. According to the measured values make up the ratio:

для всех i и j. Здесь: σ_ijотн - относительная проводимость объекта в i-м измерении j-й плоскости сканирования; Uэт - напряжение на выходе (см. фиг. 1 и 3) измерительной обмотки 8 при размещении в рабочем пространстве устройства по вектору индукции В магнитного поля эталона - образца: кости, крови, жировой субстанции или иного биоматериала, размещенной в зафиксированной геометрической формы объеме из диэлектрического материала, относительно которой проводится оценка проводимости. Оценки σ_ijотн могут быть выражены в процентах умножением их на 100. По окончании производства измерений отключают источники питания U1 и U2 или U3 и U4, двигателем 25 устанавливают кольцо 29 в горизонтальное положение, затем двигателями 17 и 18 поднимают кольцо 29 в верхнее исходное положение, после которого пациент может выйти из рабочего пространства устройства. По полному массиву данных

для всех i и j распределения проводимостей объекта известными способами реконструируют изображения пространственного распределения проводимости объекта. Измерение вихревых токов, наведенных источником магнитного поля в исследуемом объекте, проводят с возможностью произвольного поворота вектора индукции магнитного поля при его вращении вокруг любой произвольной оси для получения изображения пространственного распределения проводимости объекта в любых плоскостях, проходящих через объект, что повышает технологичность способа. Для производства сравнительных измерений, обеспечивающих более высокую точность, чем абсолютные, измерения проводят при наличии и отсутствии объекта исследования 10 в исследуемом пространстве радиуса R. Совпадение геометрических осей катушек электромагнитов 1 и 2 и их прохождение через центр окружности О рабочего пространства радиуса R посредством креплений 5 и 6 катушек электромагнитов 1 и 2 обеспечивают получение точного массива данных проводимостей, привязанных к рабочему пространству радиуса R, для восстановления изображения. Наведенный магнитным полем вихревой ток (см. фиг. 1 и 3) в объекте исследования 10 измеряют в гибком центральном магнитопроводе 7, экранированном от воздействия внешних электромагнитных полей, что обеспечивает использование рабочего пространство для помещения только объекта исследования 10 и технологичное измерение и помехоустойчивость измерительной системы магнитоиндукционного томографа, а также, снижение чувствительности к влиянию паразитных емкостных связей между приемником и источником магнитного поля. Помещение только объекта исследования 10 в рабочее пространство уменьшает габаритные размеры рабочего пространства и, как следствие, требуются меньшие значения напряженностей магнитного поля источников магнитного поля. Фиксация части полного магнитного потока, проходящего соосно оси гибкого центрального магнитопровода 7, и индуцирующего вихревой ток в объекте исследования 10, измерительной катушкой 8, обеспечивает технологичное измерение и повышает точность, чувствительность и разрешающую способность способа за счет измерения приемником магнитного поля однородной составляющей магнитного потока, индуцирующего вихревой ток в объекте по вектору индукции магнитного поля, пересекающего объект, при этом, концентраторы 3 и 4 магнитного поля создают узконаправленный магнитный поток, формирующий вектор индукции В магнитного поля, пересекающий объект исследования 10. Измерительная катушка 9 обеспечивает фиксацию полного магнитного потока, индуцирующего вихревой ток в объекте исследования 10, и может быть использовано для приближенной оценки поля проводимостей. Для уменьшения внешних воздействий на результаты измерений достаточно исследуемое пространство отделить от внешнего электрическим или магнитным экраном, или их комбинацией, поскольку источник магнитного поля и измерительная система защищены от воздействия внешних помех. Для генерации высокочастотного переменного или импульсного магнитного поля обмотки катушек ОК1 и ОК2 электромагнитов наматывают бифилярной парой проводов с одинаково направленными токами и расположены перпендикулярно оси катушки, что обеспечивает безиндуктивный характер катушек.

for all i and j. Here: σ _ijrel - the relative conductivity of the object in the i-th dimension of the j-th scanning plane; Uet is the voltage at the output (see Figs. 1 and 3) of the measuring winding 8 when placed in the working space of the device by the induction vector B of the magnetic field of the standard - sample: bone, blood, fatty substance or other biomaterial placed in a fixed geometric shape volume of dielectric material against which conductivity is evaluated. Estimates of σ _ijrel can be expressed as a percentage by multiplying them by 100. At the end of the measurements, the power sources U1 and U2 or U3 and U4 are turned off, the ring 25 is installed in the horizontal position by the motor 25, then the rings 29 are lifted by the

motors

17 and 18 to the upper initial position, after which the patient can exit the working space of the device. By full data array

for all i and j distributions of the conductivity of the object by known methods, reconstruct the images of the spatial distribution of the conductivity of the object. The eddy currents induced by the magnetic field source in the object under study are measured with the possibility of arbitrary rotation of the magnetic field induction vector when it rotates around any arbitrary axis to obtain an image of the spatial distribution of the object’s conductivity in any planes passing through the object, which increases the manufacturability of the method. For the production of comparative measurements that provide higher accuracy than absolute, measurements are carried out in the presence and absence of the object of study 10 in the studied space of radius R. The geometrical axes of the coils of

electromagnets

1 and 2 coincide and pass through the center of the circle O of the working space of radius R by means of

fasteners

5 and 6 coils of

electromagnets

1 and 2 provide an accurate array of conductivity data tied to a workspace of radius R for image recovery. The eddy current induced by the magnetic field (see Figs. 1 and 3) in the object of study 10 is measured in a flexible central magnetic circuit 7 shielded from external electromagnetic fields, which ensures the use of the working space to accommodate only the object of study 10 and the technological measurement and noise immunity of the measuring system magnetic induction tomograph, as well as a decrease in sensitivity to the influence of spurious capacitive coupling between the receiver and the source of the magnetic field. Placing only the object of study 10 in the working space reduces the overall dimensions of the working space and, as a result, lower values of the magnetic field strengths of the magnetic field sources are required. Fixing part of the total magnetic flux passing coaxially to the axis of the flexible central magnetic circuit 7 and inducing eddy current in the object of study 10, measuring coil 8, provides technological measurement and improves the accuracy, sensitivity and resolution of the method by measuring the magnetic field of the homogeneous component of the magnetic flux, inducing eddy current in the object by the induction vector of the magnetic field crossing the object, while the

concentrators

3 and 4 of the magnetic field create a narrow equalized magnetic flux forming an induction vector B of a magnetic field crossing the object of study 10. The measuring coil 9 fixes the total magnetic flux inducing eddy current in the object of study 10 and can be used for an approximate estimate of the conductivity field. To reduce external influences on the measurement results, it is enough to separate the investigated space from the external one with an electric or magnetic screen, or a combination of them, since the magnetic field source and the measuring system are protected from external interference. To generate a high-frequency alternating or pulsed magnetic field, the windings of the OK1 and OK2 coils of the electromagnets are wound with a bifilar pair of wires with equally directed currents and arranged perpendicular to the axis of the coil, which ensures a non-inductive nature of the coils.

Предложенный способ магнитоиндукционной томографии повышает эффективность, технологичность и точность способа магнитоиндукционной томографии и может быть использован в медицине для неинвазивных исследований и диагностики мозга с помощью приборов получения томографического изображения мозга пациента, а также в других смежных областях, например, в томографии различных органов и тканей биологических объектов.The proposed method of magnetic induction tomography increases the efficiency, manufacturability and accuracy of the method of magnetic induction tomography and can be used in medicine for non-invasive studies and brain diagnostics using devices for obtaining a tomographic image of the patient’s brain, as well as in other related fields, for example, in tomography of various organs and biological tissues objects.

Claims

1. The method of magnetic induction tomography, including placing the object and the magnetic field receivers in space, exciting the magnetic field in this space, measuring the eddy currents induced by this field in the magnetic field receivers, and reconstructing the spatial distribution of the object’s conductivity from the measurement results, characterized in that create a magnetic field induction vector intersecting the test object from the total magnetic flux generated by the magnetic field sources, and the measurement their currents induced by a magnetic field in the object under study is carried out along the axis of a flexible magnetic circuit connected to a magnetic field source, and reconstruction of the object’s conductivity is carried out according to the results of comparative measurements, in the absence and in the presence of an object in the space under study, while the zone of changing the sign of the induction vector the magnetic field is shifted beyond the study space.

2. The method according to p. 1, characterized in that the measurement of eddy currents induced by the source of the magnetic field in the test object is carried out with the possibility of arbitrary rotation of the magnetic field induction vector when it rotates around an arbitrary axis.