SU1543317A1

SU1543317A1 - Способ томографии на основе дерного магнитного резонанса

Info

Publication number: SU1543317A1
Application number: SU874283195A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Уткин
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1990-02-15

Abstract

Изобретение относитс к способам реконструктивной вычислительной томографии на основе влени дерного магнитного резонанса. Цель изобретени - упрощение способа. Способ заключаетс в наложении на объект посто нного магнитного пол с линейными градиентами напр женности магнитного пол , возбуждении сигнала спада свободной индукции и эхо- сигналов от спинов различных участков исследуемого объекта, расфазировке спинов по пространству исследуемого объекта по полиномиальному фазовому распределению, регистрации эхо- сигналов, математической обработке с последующей визуализацией исследуемого объекта. С целью визуализации отдельных участков исследуемого объекта и упрощени математической обработки получаемых сигналов, в качестве полиномиального фазового распределени используют параболическое фазовое распределение. С целью помехозащищенности в качестве полиномиального фазового распределени используют псевдослучайное фазовое распределение с ограничением амплитуды наблюдаемых сигналов. 4 з.п. ф-лы, 16 ил.

Description

Изобретение относитс к способам реконструктивной вычислительной томографии на основе влени дерного магнитного резонанса (ЯМР) и предназначено дл количественных интроскопичес- ких исследований различных сред, результаты которых используютс в цел х медицинской диагностики и неразруша- юцего контрол .

Цель изобретени - упрощение способа , а также визуализаци отдельных

участков исследуемого объекта и упрощение математической обработки получаемых сигналов, а также повышение помехозащищенности .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл реализации способа; на фиг. 2 - распределение концентрации спинов Р от координаты X участка исследуемого объекта; на фиг. 3 нелинейный (параболический) закон изменени фазы Cf(X) движени спинов;

на фиг. Ч - вид сигнала S дерного магнитного резонанса от времени L; на фиг. 5 - 7 зависимости концентраций спинов разных участков исследуемого объекта; на фиг. 8-10 - соответствующие им сигналы ЯМР; на фиг. 11 - соотношение пространственных и временных элементов исследуемого объекта; на фиг. 12 - эпюры радиочастотных 90 (N) и 18(J (В) импульсов, возбуждающих сигналы ЯМР и имеющих соответствующее фазовое распределение; на фиг. 13 15 эпюры линейных градиентов напр женности магнитного пол соответственно по ос м Z-GZ, оси У-(Ц и на фиг. 16 - эпюры наблюдаемого сигнала S(t).flMP. Фиг. 12 - 16 - соответствуют случаю двумерной Фурье- спектроскопии.

Устройство содержит блок 1 электромагнитных катушек, включающий катушку основного магнита, радиочастотную катушку и катушки создани линейных |И нелинейных градиентов магнитного пол по ос м,Х, Y и Z и предказна- ченный дл помещени в его внутреннее пространство исследуемого объекта ,блок 2 управлени катушкой основного магнита предназначенный дл поддержани напрл- женности пол заданной величины,блок 3 управлени линейными и нелинейными градиентами магнитного пол вдоль осей X, Y и Z, пассивный коммутатор приемника 5, аналого-цифровой преобразо- ватель 6, блок буферной полупроводниковой пам ти /, электронно-вычислительный блок ЭВМ 8 с дисплеем 9, блок 10 формировани интервалов возбуждени эхо-сигналов, программируемый генера- тор импульсов 11, блок 12 управлени передатчиком 13, блок 1 формировани градиентов магнитного пол , многоканальный цифроаналоговый преобразователь 1Ь блок 16 предварительный уси- литель.

Сущность изобретени состоит в том чтобы расфазировать сигналы ЯМР, поступающие от различных пространственных элементов исследуемого объекта. В этом случае энерги ЯМР сигнала более равномерно распредел етс по интервалу наблюдени , а модуль наблюдаемого сигнала ЯМР становитс похожим на распределение концентрации спинов разныл участков исследуемого объекта (фиг . 2 10). При этом сигналы, поступающие- от различных пространственных элементов исследуемого объекта, группируютс в

Q 5

0

различных временных -элементах интервала наблюдени (фиг. 11).

Способ осуществл ю следующим образом .

Выбирают метод получени изображени , например, однослойна реконструкци методом Фурье. Помещают объект исследовани в блок электромагнитных катушек 1 и фиксируют его там.

Катушками нелинейных градиентов компенсируют неоднородность магнитного пол . Выбирают плоскость исследуемого сечени . Пересылают из блока ЭВМ 8 в блок формировани градиентов магнитного пол 1ч координаты наклона плоскости исследуемого сечени . В блоке 1ч формировани градиентов магнитного пол вырабатывают значени линейных градиентов по ос м X, Y и Z соответствующие ориентации выбранной плоскости и различным направлени м проецировани . Значени градиентов, соответствующие первой строке Фурье- образа поступают в многоканальный цифроаналоговый преобразователь 15, где переход т в аналоговую форму, усиливаютс предварительным усилителем 16 и поступают в блок 1 управлени градиентами магнитного пол блока электромагнитных катушек 1.

Одновременно в блок формировани возбуждени радиочастотных импульсов ( 10 подаетс команда из блока ЭВМ 8 на Формирование последовательности радиоимпульсов. С выхода блока 10 формировани , сформированна последовательность загружаетс в программируемый генератор импульсов 11, с выхода которого по команде от блока ЭВМ 8 поступает на блок 12 управлени , где вырабатываютс радиоимпульсы требуемой частоты, фазы и огибающей, и поступают в передатчик 13, где усиливаютс и.через пассивный коммутатор k поступают на радиочастотную катушку блока 1 электромагнитных катушек.

После окончани действи радиочастотных импульсов подают нелинейные градиенты заданной величины и длительности . Под действием нелинейных градиентов осуществл етс заданна рас- фазировка ЯМР-сигналов, поступающих от различных точек.

После окончани действи расфази- рующих нелинейных градиентов включают линейные градиенты и программируемый генератор импульсов 11 начинает вырабатывать тактовые импульсы, посi памцие ил тактовый вход лналого-циф- 1;оног. преобразовател 6. По приходу этих и пульсов в аналого-цифровом преобразователе 6 происходит оцифроо- кп сигналов ЯМР,восприн тых радиочастотной катушкой как отклик объекта на электромагнитное возмущение и усиленных приемником 5. Оцифрованные сигналы запоминаютс в блоке 7 буферной 10 полупроводниковой пам ти.

Дл повышени отношени сигнал - шум в результирующем изображении исследуемый объект подвергают воздействию 180 широкополосных РЧ-импульсов, 15 привод щих к по влению эхо-сигналов в заданные промежутки времени, которые усредн ютс в блоке 7 буферной полупроводниковой пам ти.

скорость изменени фазы в TOMOIрафи- чеЈком объекте после окончани деист - ви дефазирующих градиентов, Q. - полоса частот, занимаема томографируемым

объектом.

Величина аг зависит от силы тока в дефазирующих катушках градиентов 1л и от времени ta воздействи дефазирующих градиентов как а K- Ia-tq, где К - некий коэффициент пропорциональности , завис щий от конструктивных особенностей дефазирующих катушек градиентов.

Следовательно , длительность наблюдаемого ЯМР-сигнала можно регулировать, измен либо силу тока в дефазирующих градиентах, либо врем воздействи дефазирующих градиентов. При этом при Указанна последовательность дейст- о возрастании длительности ЯМР-сигналэ вий по формированию отклика объекта его амплитуда падает, а площадь оста

объектом.

Величина аг зависит от силы тока в дефазирующих катушках градиентов 1л и от времени ta воздействи дефазирующих градиентов как а K- Ia-tq, где К - некий коэффициент пропорцио

и вид вырабатываемых при этом сигналов в различных точках устройства показан на фиг. 12 - 16 с соблюдением временной при в з ки.

Даже указанна последовательность действи повтор етс в услови х, привод щих к наблюдению полной или заданной области данных, котора обрабатываетс алгоритмом реконструкции и визуализируетс , либо визуализируетс просто модуль измеренной области данных.

Конкретный характер нелинейности дефазирующих градиентов определ етс критерием оптимизации наблюдаемого ЯМР-сигнала (среднеквадратический минимум боковых лепестков, минимум первого бокового лепестка, минимальное среднеквадратическое отклонение модул наблюдаемого ЯМР-сигнала от плотности распределени спинов и т.д.).

Общий характер нелинейности градиентов может быть задан в виде полиноетс примерно посто нной.

Наиболее удобно устанавливать значение а„ таким, чтобы наблюдаемый

25 ЯМР-сигнал был равен по длительности пол ченному на его основе после Фурье-пре образовани распределению плотности спинов. В этом случае масштаб по амплитуде и размер между Фурье-образом

30 данных и модулем наблюдаемого ЯМР-сиг нала равен единице.

Claims

Формула изобретени

35

40

1. Способ томографии на основе дерного магнитного резонанса, заключающийс в наложении на объект посто нного магнитного пол с линейными градиентами напр женности магнитного пол , возбуждении сигнала спада свободной индукции и эхо-сигналов от спинов различных участков исследуемого объекта, регистрации эхо-сигналов, математической обработке с последуюмиального распределени G(X)afl+ afx +45 зей визуализацией исследуемого объек a1x2 + J + . . . .

Наиболее просто реализуетс дефа- зирующий градиент дл случа , когда аг U, а все остальные коэффициенты равны нулю (как показано на фиг. 2). В этом случае фазовое распределение измен етс по параболе, а его производна (частота) - по линейному закота , отличающийс тем, что, с целью упрощени способа, перед регистрацией сигнала осуществл ют рас- фазировку спинов по пространству ис- 50 следуемого объекта по полиномиальному фазовому распределению.

2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что, с целью визуализации отдельных участков исследуемого
2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что, с целью визуализации отдельных участков исследуемого

НУ.

Наблюдаемый при атом ЯМР-сигнал по 55 объекта и упрощени математической своей форме близок к пр моугольному обработки получаемых сигналов, в ка- радиоимпульсу . линейной частотной мо- честве полиномиального фазового рас- дул цис и (фиг. 3), а его длительность Ьределени используют параболическое

примерно равна Т аа

етс примерно посто нной.

Наиболее удобно устанавливать значение а„ таким, чтобы наблюдаемый

ЯМР-сигнал был равен по длительности полученному на его основе после Фурье-преобразовани распределению плотности спинов. В этом случае масштаб по амплитуде и размер между Фурье-образом

данных и модулем наблюдаемого ЯМР-сигнала равен единице.

Формула изобретени

1. Способ томографии на основе дерного магнитного резонанса, заключающийс в наложении на объект посто нного магнитного пол с линейными градиентами напр женности магнитного пол , возбуждении сигнала спада свободной индукции и эхо-сигналов от спинов различных участков исследуемого объекта, регистрации эхо-сигналов, математической обработке с последуюта , отличающийс тем, что, с целью упрощени способа, перед регистрацией сигнала осуществл ют рас- фазировку спинов по пространству ис- следуемого объекта по полиномиальному фазовому распределению.

2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что, с целью визуализации отдельных участков исследуемого

фазовое распределение.

3. Способ по п. отличающий с тем, что, с целью помехозащищенности , в ка (естве полиномиального фазового распределени используют псевдослучайное фазовое распределение с ограничением амплитуды наблюдаемых сигналов.
. Способ по п. 1, отличающийс тем, что расфазируют спины

воздействием дополнительных 180а широкополосных радиоимпульсов с полиномиальным фазовым распределением.

5. Способ по п. 2, отличающий с тем, что расфазируют спины воздействием магнитного пол с нестационарным нелинейным градиентом напр женности .

фиг1

сригЗ

ОI гпф

/PW

ргп ф

l(Hsl дгпф

1№П

i г neb

1гпф

Wd

д гпф

(л-V

$глф

()d

В

гво°

в

180

piu

&г

fry

Јх

W

Дагталнуте/гмо

фиг11

В 180°

W

Фиг. 12

W

Фиг. 73

1

-W W

фуг /4

/г /5

Фиг. 16