Способ ямр-томографии

 

Изобретение относится к области реконструктивной вычислительной томографии на основе явления магнитного резонанса и может быть использовано для количественных интроскопических исследований различных сред, результаты которых используются в целях медицинской диагностики и неразрушающего контроля. Цель изобретения - повышение точности исследования . Поставленная цель достигается тем, что в процессе исследования сигнал ЯМР преобразуют путем перемножения с опорным электрическим сигналом, величина и вид которого зависят от величины воздействующего на объект градиентов магнитного поля. Затем преобразованный сигнал подвергают реконструкции и после цифрового интегрирования получают изображение объекта. 5 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (я) G 01 N 24/08

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ зованием), ленного интегрирования, (21) 4616850/25 (22) 08.12,88 (46) 30.12.91. Бюл, М 48 (71) Научно-производственное объединение

Всесоюзного научно-исследовательского, проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности (72) В,М,Уткин (53) 539.143.43(088,8) (56) Чжо З.Х. и др. Томография по ядерным магнитным резонанса с преобразованием

Фурье ТИИЗР. (перевод с англ,) 1982, 70, N. 10 с. 19-44.

Kashmar G. et al. Fast nmR imaging by

cancentrlc sampling. Е ЕЕ transactlon on Nuclar

Science, ns 33, N 2, р. 560-564, Изобретение относится к реконструк-. тивной вычислительной томографии на основе явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и может быть использовано для количественных интроскопических исследований различных сред, результаты которых используются в целях медицинской диагностики и неразрушающего контроля.

Целью изобретения является повышение точности исследований.

Сущность изобретения состоит в том, чтобы сформулировать ЯМР-сигнал, удобный для усиления, детектирования, оцифровки и обработки аппаратурой

ЯМР-томографа и эа счет этого повысить точность исследования на ЯМР-томографе.

Для реализации такого подхода используется умножение эхо-сигнала на Фурье-образ ядра дифференцирования результата реконструкции. В результате преобразован„„ „„1702271 (54) СПОСОБ ЯМР-ТОМОГРАФИИ (57) Изобретение относится к области реконструктивной вычислительной томогоа. фии на основе явления магнитного резонанса и может быть использовано для количественных интроскопических исследований различных сред, результаты которых используются в целях медицинскг.и диагностики и неразрушающего контроля. Цель изобретения — повышение точности исследования. Поставленная цель достигается тем, что в процессе исследования сигнал

ЯМР преобразуют путем перел ножения с опорным электрическим сигналом, величина и вид которого зависят от величины воэдействующего на объект градиентов магнитного поля. Затем преобразованный сигнал подвергают реконструкции и после цифрового интегрирования получают изображение объекта. 5 ил. ный эхо-сигнал характеризует уже не сам результат реконструкции, а его производ- . ную. С этим сигналом, имеющим малый динамический диапазон, и производятся все операции усиления, детектирования и обработки. В результате после реконструкции получают искомый результат (при реконструкции по проекциям), либо некую численную производную результата, на основе которой, путем численного интегрирования, получают сам искомый результат (при реконструкции дискретным Фурье-преобраНа фиг. 1 представлена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа. на фиг. 2 — 5 — примеры восстановления формы прямоугольника на основе его второй производной путем двойного чис1702271 дисплеем 9 и блоком 10 формирования интервалов возбуждения эхо-сигналов. 25

Причем выход блока 10 формирования

40

Устройство содержит блок 1 электромагнитных катушек, включающий катушку основного магнита, радиочастотную катушку и катушки издания градиентов магнитного поля по осям и предназначенный для помещения во внутреннее пространство исследуемого объекта, блок 2 управления катушкой основного магнита, предназначенный для поддержания напряженности поля заданной величины; блок 3 управления градиентами магнитного поля вдоль осей х у и z, пассивный коммутатор 4, представля; ющий собой сборку диодов, сопротивление которой зависит от подводимого к ней напряжения, и предназначенный для входных цепей приемника 5 от мощных импульсов передатчика, аналого-цифровой преобразователь 6, соединенный с выходом приемника 5, буферную полупроводниковую память

7, предназначенную для запоминания оцифрованных эхо-сигналов и включенную между аналого-цифровым преобразователем 6, блоком ЭВМ 8, полупроводниковым интервалов возбуждения эхо-сигналов соединен с программируемым генератором 11 импульсов, один выход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя 6, а другой — с входом 12 управления передатчиком, выход которого соединен с входом передатчика 13. По выходным интерфейсам ЭВМ 8 соединена с блоком 10 формирования интервалов возбу>кдения эхо-сигналов, полутоновым дисплеем 9, предназначенным для визуализации полученных изображений, и блоком 14 формирования градиентов магнитного поля, выходы х, у, г которого соединены с многоканальным цифровым преобразователем 15, аналоговые выходы которого соединены с блоком 16 предварительного усиления, выходы х, у, z которого соединены с блоком 3 управления градиентами магнитного поля, выход блока 17 формирования опорного электрического сигнала соединен с перемйожителем 18, подключенным также к выходу коммутатора 4 и входу приемника 5.

Выбирают метод получения изображения, например реконструкцию объема на основе трехмерного дискретного преобразования Фурье. Помещают объект исследования в блок магнитных катушек и фиксируют его там.

Выбирают область исследования. Пересылают из ЭВМ 8 в блок 14 формирования градиентов магнитного поля координаты исследуемой области. В блоке 14 формиро5

20 вания градиентов магнитного поля вырабатывают значения градиентов по осям х, у, z, соответствующие ориентации выбранной области. Значения градиентов, соответствующие первой строке Фурье-образа, поступают в цифроаналоговый преобразователь

15, где переходят в аналоговую форму, усиливаются блоком 16 предварительного усиления и поступают в блок 3 управления градиентами магнитного поля, с выхода которого поступают на катушки градиентов магнитного поля блока 1 электромагнитных катушек.

Одновременно в блок 18 поступают значения градиентов магнитного поля, воздействующие на объект. На основе этих значений в блоке 18 формируется электрический сигнал преобразования А(т), Одновременно в блок 10 формирования возбуждения радиочастотн ых импульсов подается команда из 3ВМ 8 на формирование последовательности радиоимпульсов. С выхода блока 10 формирования интервалов сформированная последовательность загружается в программируемый генератор 11 импульсов, свыхода которого по команде от

ЭВМ 8 поступает на блок 12 управления передатчиком, где вырабатываются радиоимпульсы требуемой частоты, фазы и огибающей (например, гауссовой формы) и поступают в блок передатчика13, где усиливаются и через пассивный коммутатор 4 поступают на радиочастотную катушку блока 1 электромагнитных катушек. После оказания возбуждающего воздействия на объект, программируемый генератор 11 импульсов начинает вырабатывать тактовые импульсы, поступающие на тактовый вход аналогоцифрового преобразователя 6, По приходу этих импульсов в аналого-цифровом преобразователе 6 происходит оцифровка сигналов воспринятых радиочастотной катушкой, как отклик объекта на электромагнитное возмущение и прошедших через блок 1& перемножения и приемник 5. При этом одновременно на объект оказывается воздействие считывающих градиентов магнитного поля формируемых цифроаналоговым преобразователем 15 на основе значения хранящихся в . блоке 14 формирования градиентов магнитного поля. Усиленное предварительным усилителем 16 градиентные управляющие напряжения одновременно поступают на входы х, у, z блока 17 формирования опорного электрического сигнала А(т), С выходов х, у, z блока 17 компоненты опорного сигнала А, Ау, Az поступают на входы х, у, z блока 18 перемножения. где перемножаются с сигналом RMP Я® Преоб1702271 разованный сигнал S(t) усиливается приемником 5 и оцифровывается аналого-цифровым преобразователем 6 по приходу тактовых импульсов из генератора 11, как отмечалось ранее. Оцифрованный сигнал запоминается в блоке 7 полупроводниковой буферной памяти, Далее указанная последовательность действий повторяется в условиях наложения считывающих градиентов магнитного поля, приводящих к наблюдению полной области данных.

Измеренная область данных ЯМР-сигнала S(t) обрабатывается алгоритмом реконструкции (дискретное преобразование

Фурье), а затем подвергается цифровому интегрированию, Обработка алгоритма реконструкции и цифрового интегрирования производится в ЗВМ 8. Результат реконструкции визуализируется на полутоновом дисплее 9. При этом визуализироваться может модуль комплексной величины Рь,п,,п, или действительная часть (после проведения известной в RMP-томографии и спектроскопии операции фазовой коррекции).

Формула изобретения

1. Способ RMP-томографии, заключающийся в воздействии на объект постоянным магнитным полем, наложении кодирующих градиентов магнитного поля. возбуждении сигнала радиоимпульсом, наложении считывающих градиентов магнитного поля„детектировании возникающих эхо-сигналов квадратурным детектором, оцифровке и íакоплении оцифрованных сигналов с многократным повторением укаэанных действий в условиях получения полного набора данных с последующей обработкой их алгоритмом реконструкции и визуализацией, о тл ича ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности исследований, эхо-сигнал преобразуют, воздействуя на него опорным электрическим сигналом так, что преобразованный эхо-сигнал зависит от воздействующих на.объект считывающих градиентов, причем () = (т) A(t) где S(t) — исходный 3хо-сигнал;

S(t) — преобразованный эхо-сигнал;

A(t) — опорный электрический сигнал, а визуализацию осуществляют по результатам реконструкции преобразованного эхосигнала.

2, Способ пои. 1„отл и ч а ю щи йс я тем, что при исследовании сечения объекта опорный электрический сигнал имеет вид

A(t)-((y f Gx.(t ) dt))2+

1

i.2 1" с а при исследовании объема

А(1)-g y 3Ggt)dt)) + о

+ (> jG„ t j а) +

-(у 6.() р}1п, где Gx, Gy, Gz-составляющие градиентов по соответствующим координатным осям; у — гиромагнитное отношение ядер объ15

3. Способ по и. 1„отличающийся тем., что опорный электрический сигнал A(t) имеет вид

A(t) = Ах(1) Ay(t) А(т), 20

А,(т) =1 — cos(y f Gx(t) бт ); о

Ay(t) =1 — cos(у f Gy(t) dt);

25 о

Ат(т) = 1 — cos (y f Gz(t ) dt ), о где A (t), Ay(t), А (т) — составляющие электрического сигнала по соответствующим осям, 30 при этом визуализацию осуществляют по результатам численного интегрирования по формуле

1

1<1< (М, где,, - результат реконструкции по дан40 ным преобразованного сигнала ЯМР;

Р,m,n — искомый результат реконструкциии, (, p fj — индексы дискретизированного результата реконструкции преобразован45 ного сигнала ЯМР;

К m, и — индексы дискретизации искомого результата реконструкции; ,и — линейный размер матрицы Р .m,n.

4, Способ по и. 1, отличающийся тем, что опорный электрический сигна «еет вид

А (т) = (1 — cos (y (G>(t j dt ) + о

+ i sin (y (G<(t) dt)};

t f

О

A„(t)=(1 — сов (у f Оу(т) dt)+

1702271

+ I sin О,/ Gv(t) ФQ; . о

t Ф 1

Аз{а)-{1 — сов{У f 6а{i)ба)+

+1slng f Gò{t)dr)), при этом визуализацию осуществляют по результатам численного интегрирования по формуле