Способ определения характеристик рч передающей цепи



Способ определения характеристик рч передающей цепи
Способ определения характеристик рч передающей цепи

 


Владельцы патента RU 2574312:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Использование: для определения характеристик РЧ передающей цепи сканера (1) магнитно-резонансной визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют определение эволюции фазы первого магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения первого зонда с использованием первой магнитно-резонансной катушки, посредством измерения РЧ отклика первого зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием первой магнитно-резонансной катушки, определение эволюции фазы второго магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения второго зонда с использованием внешней магнитно-резонансной катушки (9; 11; 12; 13), посредством измерения РЧ отклика второго зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием второй магнитно-резонансной катушки, обеспечение определения характеристик фазовой ошибки РЧ передающей цепи посредством вычисления сдвига фазы между эволюцией фазы первого магнитно-резонансного сигнала и эволюцией фазы второго магнитно-резонансного сигнала. Технический результат: обеспечение возможности определения характеристик РЧ цепи в реальном времени. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способу определения характеристик РЧ передающей цепи сканера магнитно-резонансной визуализации, к устройству для определения характеристик РЧ передающей цепи сканера магнитно-резонансной визуализации и к компьютерному программному продукту.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Способы магнитно-резонансного формирования изображений, в которых используют взаимодействие между магнитным полем и ядерными спинами для того, чтобы формировать двухмерные или трехмерные изображения, широко используют в наше время, в частности, в области медицинской диагностики, поскольку в отношении визуализации мягких тканей они во многих отношениях превосходят другие способы визуализации, они не требуют ионизирующего излучения и они обычно являются неинвазивными.

Согласно магнитно-резонансному способу, в целом, тело пациента или, в целом, объект, подлежащий исследованию, располагают в сильном равномерном магнитном поле B0, направление которого одновременно определяет ось, обычно ось z, системы координат, на которой основано измерение.

Магнитное поле создает различные энергетические уровни для отдельных ядерных спинов в зависимости от прикладываемой напряженности магнитного поля, эти спины можно возбуждать (спиновый резонанс) посредством наложения чередующегося электромагнитного поля (РЧ поля) с определенной частотой, так называемой ларморовой частотой или частотой магнитного резонанса. С макроскопической точки зрения распределение отдельных ядерных спинов создает общую намагниченность, которую можно отклонять от состояния равновесия посредством применения электромагнитного импульса подходящей частоты (РЧ импульс) с эффективным магнитным полем, перпендикулярным оси z, чтобы намагниченность прецессировала вокруг оси z.

Любую вариацию поперечной намагниченности можно обнаруживать посредством принимающих РЧ антенн, которые располагают и ориентируют внутри исследуемого объема магнитно-резонансного устройства таким образом, чтобы измерять вариации намагниченности в направлении перпендикулярно оси z.

Для того, чтобы реализовать пространственное разрешение в теле, переключающие градиенты магнитного поля, идущие вдоль трех основных осей, накладывают на равномерное магнитное поле, что ведет к линейной пространственной зависимости резонансной частоты спинов. Тогда сигнал, принятый приемными антеннами, содержит компоненты с различными частотами, которые можно связать с различными местоположениями в теле.

Данные сигнала, получаемые через приемные антенны, соответствуют пространственной частотной области и носят название данных k-пространства. Данные k-пространства обычно содержат множество линий, полученных с различным фазовым кодированием, что является результатом различных РЧ возбуждений. Каждую линию оцифровывают посредством сбора множества замеров. Набор замеров данных k-пространства превращают в магнитно-резонансное изображение, например, посредством быстрого преобразования Фурье.

Этот подход теоретически позволяет получать магнитно-резонансные изображения высокого качества, когда магнитно-резонансные замеры получают на идеальной прямолинейной решетке. Однако, поскольку MRI основана на пространственном кодировании градиентов магнитного поля, дефекты любых типов в градиентных полях, а также дефекты любых типов в основном магнитном поле ведут к отклонению замеров от прямолинейной решетки и к различным дефектам магнитно-резонансного изображения, включая, например, искажения изображения, тусклое изображение, размытие и сдвиги в магнитно-резонансных изображениях.

Искажения в основном магнитном поле могут возникать, например, в связи с неизбежными дефектами магнитного поля, которые являются результатом неидеального изготовления магнитов, дрейфа магнитов, тепловых эффектов, эффектов вихревых токов и т. д. Дополнительно, ограниченная точность и полоса пропускания градиентных усилителей, соединение между градиентными катушками и самоиндукция в градиентных катушках ведут к возмущениям поля магнитных градиентных полей, которые, таким образом, иногда далеки от совершенства.

Определение характеристик магнитного поля с использованием зондов для мониторинга магнитного поля (MFM) известно из литературы, например, из Magn. Res. Med. 60:187-197 (2008) и Magn. Res. Med. 60:176-186 (2008). В Magn. Res. Med. 60:187-197 (2008) рассмотрен способ получения пространственно-временных компонентов магнитного поля из данных с помощью множества принимающих зондов, размещенных вокруг объекта, представляющего интерес, внутри магнитного поля. Он основан на допущении модели о том, что вариации фазы, как их наблюдают с помощью зондов, являются результатом вариаций магнитного поля. Однако другие источники вариаций фазы также могут иметь место, такие как вызванные физиологией пациента вариации нагрузки передающей РЧ катушки для тела.

В своей исходной форме MFM зонды представляли собой только принимающие зонды, которые имели некоторые ограничения, как рассмотрено в Magn. Res. Med. 62:269-276 (2009). Кроме того, в этой статье предложено модифицировать зонды в приемопередающие зонды, для которых фаза сигнала, мониторинг которой осуществляют, в действительности, будет отражать вызванную магнитным полем фазу и будет менее восприимчивым к РЧ возмущениям от присутствия пациента.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако для конкретных применений, таких как точное управление РЧ импульсами для применений UTE, VERSE или TransmitSENSE, желательно не только управлять (прогнозировать) реакцией магнитного поля для градиентной системы, но также определять характеристики РЧ цепи в реальном времени.

Здесь UTE понимают как визуализацию с ультракоротким эхо-временем с использованием половины возбуждающих импульсов в двух полученных сигналах, которые комбинируют в единое k-пространство. Здесь данные от двух полувозбуждений должны точно покрывать комплементарные части k-пространства профиля среза для оптимальной комбинации. Если частота варьирует между двумя регистрациями, артефакты могут возникать в связи с несовпадением центрального k-пространства.

Кроме того, VERSE представляет собой схему с переменной частотой импульсов возбуждения, т.е. коррекцию РЧ импульса по варьирующим градиентным амплитудам. Также для управления профилем среза здесь требуется идеальное совпадение градиента и РЧ амплитуды и фазы.

В частности, параллельная передача при MRI (например, как применяют в TransmitSENSE) с использованием массива передающих катушек, содержащего набор катушек (например, 8, 16, 32 катушки), представляет перспективную технологию, делающую возможным различные интересные применения, такие как РЧ шимминг и TransmitSENSE, для повышения эффективности магнитного резонанса, в частности при высоких напряженностях поля (Katscher U et al. Magn Reson Med. 2003;49(l): 144-5; Zhu Y. Magn Reson Med. 2004;51(4):775-84). В этом контексте конфигурация передающей катушки обладает решающим значением для применения нацеленной параллельной передачи и предложены установки катушек с различным количеством каналов или топологией катушек (Vernickel P et al. Magn Reson Med. 2007;58:381-9; Alagappan V et al. Magn Reson Med. 2007;57:l 148-1158; Adriany G et al. Magn Reson Med. 2008;59:590-597). Однако это требует B1 картирования и шимминга по отношению к целевому применению и анатомии.

В1 картирование понимают как способ определения чувствительностей передающих катушек для передающих катушек. Кроме того, шимминг понимают как процедуру корректировки передающих свойств этих катушек с учетом полученных B1 карт для того, чтобы получить желаемый, например, гомогенный профиль передачи с определенной пространственной областью магнитно-резонансного возбуждения в исследуемом объеме.

Однако требование к хорошему шиммингу передающей катушки и высокому качеству шимминга катушки требует получения B1 карт для каждой отдельной катушки.

Из указанного выше легко понять, что существует необходимость улучшенного способа визуализации. Следовательно, цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить усовершенствованный способ определения характеристик РЧ передающей цепи сканера магнитно-резонансной визуализации, даже в реальном времени.

Настоящее изобретение относится к способу определения характеристик РЧ передающей цепи сканера магнитно-резонансной визуализации с использованием локальной системы передающих/принимающих катушек, причем локальная система передающих/принимающих катушек содержит первый локальный ЯМР зонд и первую локальную магнитно-резонансную катушку, причем первый ЯМР зонд располагают в пространстве в непосредственной близости от первой катушки. Кроме того, используют локальную систему принимающих катушек, причем локальная система принимающих катушек содержит второй локальный ЯМР зонд и вторую локальную магнитно-резонансную катушку, причем второй ЯМР зонд располагают в пространстве в непосредственной близости от второй катушки.

Кроме того, передающая цепь содержит внешнюю магнитно-резонансную катушку, причем способ дополнительно содержит определение эволюции фазы первого магнитно-резонансного сигнала локального РЧ сигнала, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения первого зонда с использованием первой магнитно-резонансной катушки, посредством измерения РЧ отклика первого зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием первой магнитно-резонансной катушки. Кроме того, способ содержит определение эволюции фазы второго магнитно-резонансного сигнала локального РЧ сигнала, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения второго зонда с использованием внешней магнитно-резонансной катушки, посредством измерения РЧ отклика второго зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием второй магнитно-резонансной катушки. Наконец, способ содержит определение характеристик фазовой ошибки РЧ передающей цепи посредством вычисления, например, зависящего от времени сдвига фазы между эволюцией фазы первого магнитно-резонансного сигнала и эволюцией фазы второго магнитно-резонансного сигнала.

Способ в соответствии с изобретением имеет такое преимущество, что вариации фазы магнитно-резонансного сигнала можно отделять по отношению к вызванным нагрузкой вариациям в связи с присутствием и даже движением объекта, подлежащего визуализации, а также вариации, вызванные градиентной системой и основным магнитом и их соответствующими дефектами.

Следует отметить, что, в целом, фаза, вызванная в магнитно-резонансном сигнале, является результатом сдвига частоты РЧ импульса. Таким образом, причина учета фазовых ошибок для определения характеристик РЧ передающей цепи состоит в том, что источником фазовой ошибки является ошибка по частоте в РЧ цепи, которая ведет к фазовой ошибке в получаемом магнитно-резонансном сигнале.

Следовательно, можно обнаруживать влияние физиологии человека, например дыхания, движений и сердечных циклов, которые могут привести к вариациям РЧ, которая представляет собой более низкую частоту относительно длительности РЧ импульсов, и предоставлять соответствующую обратную связь в реальном времени для РЧ передающей цепи внешней магнитно-резонансной катушки для компенсации таких вариаций, когда передают РЧ поля объекту, подлежащему визуализации, с целью возбуждения ядерного магнитного резонанса. Определение характеристик РЧ передающей цепи, например, можно реализовать в модуле определения характеристик, где корректировку осуществляют с использованием контура обратной связи между модулем определения характеристик и РЧ передающей цепью.

Причина, по которой учитывают эволюцию фазы магнитно-резонансного сигнала, а не только отдельные фазы в заданный момент времени, заключается в следующем: в случае, когда требуется только сдвиг частоты в РЧ цепи для РЧ импульса с эффективной нулевой длительностью, достаточно одной точки на калибровку. Однако, поскольку желательно комбинировать определение сдвига частоты с полным определением характеристик магнитного(ых) поля(ей), следует дискретизировать и анализировать эволюцию фазы магнитно-резонансного сигнала во времени. Затем можно сравнивать сдвиг частоты в сигналах первого и второго зондов для того, чтобы извлечь вклад от РЧ передающей катушки. В соответствующей процедуре аппроксимации другие члены магнитного поля можно ограничивать, чтобы они были равны для первого и второго зонда. В этом случае можно допускать, что сдвиг частоты в РЧ импульсе, в действительности, вызывается моментально. Также возможно аппроксимировать оба сигнала свободно и допускать, что могут возникать зависящие от времени, вызванные радиочастотой члены.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения возбуждение первого и второго зонда осуществляют одновременно. Это обладает таким преимуществом, что можно осуществлять высокоточное определение характеристик РЧ передающей цепи. Не требуется никаких теоретических допущений между зависимостью сигналов, получаемых от первого и второго зонда, что, таким образом, гарантирует высокое качество определения характеристик передающей цепи.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения ядра, возбужденные с использованием первого РЧ передающего поля, отличаются от ядер, возбужденных с использованием второго РЧ передающего поля. Другими словами, системы из двух зондов можно реализовать в виде «гетероядерных» установок, т.е. с использованием различных ядер, один вид - для внешней магнитно-резонансной катушки и вторых принимающих зондов, а второй вид - для первых локальных приемопередающих зондов. Например, в случае, когда внешняя магнитно-резонансная катушка представляет собой объемную катушку, объемная катушка может быть чувствительна к протонам, тогда как локальные приемопередающие зонды чувствительны к другому ядру, например 19F.

Однако изобретение не ограничено различными ядрами в отношении различных атомов, но изобретение также можно применять по отношению к различным ядрам в отношении по существу различных химических сдвигов, т.е. различных ЯМР резонансных частот.

Дополнительно следует отметить, что изобретение также можно выполнять посредством двухзондовой системы, реализованной в виде «гомоядерной» установки, т.е. с использованием также того же ядра, такого как протон или фтор, возбужденного посредством РЧ передающих полей. Однако в последнем случае возбуждение первого и второго зонда следует осуществлять не одновременно, а последовательно. В другом варианте осуществления указанный набор первых зондов электромагнитно экранируют от возбуждения объемной катушкой. В этом случае возбуждение первого и второго зондов можно осуществлять одновременно даже в гомоядерной установке с использованием, например, блокирующего возбуждения для первых зондов и текущего РЧ возбуждающего импульса для вторых зондов.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения в случае, если возбуждение первого и второго зондов осуществляют последовательно, способ дополнительно включает мониторинг временных интервалов для указанного возбуждения первого и второго зондов и выравнивание эволюции фазы первого и второго магнитно-резонансных сигналов с использованием временных интервалов первого и второго зондов.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения способ дополнительно включает корректировку РЧ передающей цепи для компенсации сдвига фазы. Например, определение характеристик РЧ передающей цепи можно осуществлять посредством модуля определения характеристик, причем корректировку осуществляют с использованием контура обратной связи между модулем определения характеристик и РЧ передающей цепью. Таким образом, медленные вариации в передающей цепи можно отслеживать, медленные вариации, например, обусловлены вариациями нагрузки пациента, так что можно отслеживать соответствующие сдвиги частоты перед передаваемым импульсом.

В дополнительном аспекте изобретения из РЧ откликов первого и второго зондов извлекают уровень электромагнитного сцепления отдельных локальных магнитно-резонансных катушек с объектом, подлежащим исследованию, в сравнении с предварительно заданным порогом, и деактивируют какую-либо локальную магнитно-резонансную катушку(и), у которой уровень сцепления с объектом превышает предварительно заданный порог. Уровень сцепления между локальной магнитно-резонансной катушкой (или РЧ передающим/принимающим элементом), который превышает предварительно заданный порог, указывает на потенциально опасную ситуацию, при которой может возникнуть РЧ нагрев пациента посредством локальной магнитно-резонансной катушки. Посредством деактивации или отсоединения этой локальной магнитно-резонансной катушки избегают опасность РЧ нагрева. Магнитно-резонансное изображение реконструируют, основываясь на сигналах магнитно-резонансной визуализации, которые получают посредством локальных магнитно-резонансных катушек, для которых отсутствует потенциальная опасность и которые фактически активированы или остаются подключенными. Для множества каналов, например восьми независимых каналов, оставшиеся локальные магнитно-резонансные катушки обычно обеспечивают достаточное покрытие области, представляющей интерес. Дополнительно, квадратурная магнитно-резонансная катушка для тела также может быть использована для получения сигналов магнитного резонанса. Сцепление с объектом посредством деактивированных локальных магнитно-резонансных катушек можно определять по отклику зонда, связанного с деактивированной локальной магнитно-резонансной катушкой. Мониторинг этих уровней сцепления можно использовать для того, чтобы повторно активировать или повторно подключать локальную магнитно-резонансную катушку, когда снова достигается безопасное состояние. В этом аспекте изобретения нет необходимости прерывать всю магнитно-резонансную последовательность визуализации, когда оценивается опасность РЧ нагрева, а деактивируется(ются) только локальная(ые) магнитно-резонансная(ые) катушка(и), которая(ые) связана(ы) с риском РЧ нагрева, и можно продолжать регистрацию магнитно-резонансных сигналов с использованием локальных магнитно-резонансных катушек, которые остались активированными/подключенными.

В практической реализации отклика зондов на РЧ возбуждающие импульсы из магнитно-резонансной последовательности визуализации можно использовать для того, чтобы определять уровень сцепления локальных магнитно-резонансных катушек с исследуемым объектом. Альтернативно, магнитно-резонансной последовательности визуализации может предшествовать короткий РЧ импульс и уровень сцепления, определяемый по реакциям зондов на предшествующий короткий РЧ импульс. Это обеспечивает практическую реализацию мониторинга опасности РЧ нагрева в магнитно-резонансной последовательности визуализации. В клинической практике настоящее изобретение показывает хорошие результаты в кардиологических исследованиях у пациентов с бедренным имплантом.

В другой практической реализации одну из локальных магнитно-резонансных катушек активируют для того, чтобы генерировать локальное РЧ передающее поле, которое генерирует отклики зондов. В дополнительном аспекте изобретения каждую из локальных магнитно-резонансных катушек активируют, в свою очередь, для того, чтобы испускать РЧ импульс, и измеряют реакцию всех зондов на этот РЧ импульс. Таким образом, оценивают так называемую матрицу системы, которая представляет взаимное сцепление локальных магнитно-резонансных катушек. Например, когда используют восемь независимых РЧ передающих/принимающих каналов, восемь РЧ импульсов можно чередовать с магнитно-резонансной последовательностью для визуализации. Таким образом, матрицу системы регулярно обновляют без нарушения магнитно-резонансной последовательности визуализации. Альтернативно, измерение матрицы системы можно распределять по последовательности визуализации. В этой реализации коротко применяют РЧ импульсы для измерения откликов зондов перед каждым из нескольких РЧ возбуждающих импульсов магнитно-резонансной последовательности визуализации. Когда используются, например, восемь независимых РЧ каналов, то восемь РЧ импульсов необходимо для оценивания матрицы системы. Это дает точные результаты, поскольку изменения в сцеплении локальных магнитно-резонансных катушек с имплантами в теле пациента возникают медленно по сравнению со временем, необходимым для РЧ импульсов, чтобы оценивать и обновлять матрицу системы.

Чтобы поддерживать оптимальное качество изображения, настройки РЧ шимминга для того, чтобы компенсировать пространственные неоднородности РЧ возбуждения (B1), поля обновляют, чтобы учесть, что некоторые локальные магнитно-резонансные катушки деактивированы или отсоединены. Начальные настройки РЧ шимминга основаны на B1 карте, которую получают перед магнитно-резонансной последовательностью для визуализации.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения первый и второй зонды обыкновенно предоставляют в виде всего одного зонда. Аналогичным образом, в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, первую катушку и вторую катушку предпочтительно предоставляют в виде всего одной РЧ катушки.

Таким образом, возможно широкое разнообразие комбинаций числа РЧ катушек и зондов. Например, в случае, если возбуждение первого и второго зондов осуществляют последовательно, всего один зонд в комбинации со всего одной РЧ катушкой можно использовать для того, чтобы определять

эволюцию фазы первого магнитно-резонансного сигнала для локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения зонда, с использованием магнитно-резонансной катушки, причем эволюцию фазы первого магнитно-резонансного сигнала определяют посредством измерения РЧ отклика указанного зонда с использованием указанной выше одной РЧ катушки;

эволюцию фазы второго магнитно-резонансного сигнала для локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения того же зонда с использованием внешней магнитно-резонансной катушки, причем эволюцию фазы второго магнитно-резонансного сигнала определяют посредством измерения РЧ отклика указанного зонда с использованием указанной выше одной РЧ катушки.

Однако также возможно использовать, например, один зонд в комбинации с двумя различными катушками (первой катушкой и второй катушкой). Конечно, также возможно использовать два различных зонда в комбинации со всего одной РЧ катушкой. В случае, если РЧ катушку можно настраивать на две различные резонансные частоты, можно осуществлять последовательно магнитно-резонансную регистрацию данных магнитно-резонансных сигналов, получаемых от двух различных ядер с соответствующей расстройкой, таких как 1H и 19F.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения определение характеристик РЧ передающей цепи осуществляют с использованием магнитно-резонансной калибровочной последовательности перед исполнением последовательности визуализации. Другими словами, характеристики РЧ передающей цепи сканера магнитно-резонансной визуализации определяют перед передаваемым импульсом так, что вариации в передающей цепи в реальном времени, например, в связи с нагрузкой пациента, можно отслеживать и компенсировать.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения внешняя магнитно-резонансная катушка представляет собой параллельную передающую катушку, которая имеет множество независимых передающих мод или передающих элементов.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения первая и вторая катушки располагают в пространстве в непосредственной близости друг от друга или располагают в пространстве отдельно друг от друга, причем в последнем случае способ дополнительно содержит установление зависимости первой и второй катушки друг от друга посредством физической модели. Таким образом, очень гибким образом первую и вторую катушки размещают в исследуемом объеме.

Установку можно расширять на установку с множеством местоположений зондов, причем вплоть до каждого местоположение реализуют как двойное считывание данных.

В другом аспекте изобретение относится к устройству для определения характеристик РЧ передающей цепи сканера магнитно-резонансной визуализации, причем устройство содержит:

локальную систему передающих/принимающих катушек, причем локальная система передающих/принимающих катушек содержит первый локальный ЯМР зонд и первую локальную магнитно-резонансную катушку, причем первый ЯМР зонд располагают в пространстве в непосредственной близости от первой катушки,

локальную систему принимающих катушек, причем локальная система принимающих катушек содержит второй локальный ЯМР зонд и вторую локальную магнитно-резонансную катушку, причем второй ЯМР зонд располагают в пространстве в непосредственной близости от второй катушки,

причем передающая цепь содержит внешнюю магнитно-резонансную катушку, причем устройство адаптировано для:

определения эволюции фазы первого магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения первого зонда с использованием первой магнитно-резонансной катушки, посредством измерения РЧ отклика первого зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием первой магнитно-резонансной катушки,

определения эволюции фазы второго магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения второго зонда с использованием внешней магнитно-резонансной катушки, посредством измерения РЧ отклика второго зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием второй магнитно-резонансной катушки,

обеспечения определения характеристик фазовой ошибки РЧ передающей цепи посредством вычисления сдвига фазы между эволюцией фазы первого магнитно-резонансного сигнала и эволюцией фазы второго магнитно-резонансного сигнала.

В другом аспекте изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему исполняемые компьютером инструкции для осуществления способа согласно любому этапу способа, как описано выше.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приложенные чертежи раскрывают предпочтительные варианты осуществления изобретения. Следует понимать, однако, что чертежи приведены только с целью иллюстрации, а не в качестве определения границ изобретения. На чертежах:

фиг.1 - схематичная иллюстрация магнитно-резонансного устройства в соответствии с изобретением,

фиг.2 - дополнительная схематичная иллюстрация устройства локальных катушек для осуществления способа в соответствии с изобретением.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показана система 1 магнитно-резонансной визуализации. Система содержит сверхпроводящие или резистивные катушки 2 основного магнита так, что создают по существу равномерное, постоянное во времени основное магнитное поле B0 вдоль оси z через исследуемый объем.

Система управления генерацией магнитного резонанса подает серию РЧ импульсов и переключает градиенты магнитного поля для того, чтобы инвертировать или возбудить ядерные магнитные спины, вызвать магнитный резонанс, перефокусировать магнитный резонанс, управлять магнитным резонансом, кодировать магнитный резонанс в пространстве или, иным образом, насыщать спины и т.п., чтобы осуществлять магнитно-резонансную визуализацию.

Более конкретно, усилитель 3 градиентного импульса подает токовые импульсы на выбранные из градиентных катушек 4, 5 и 6 для всего тела вдоль осей x, у и z исследуемого объема. РЧ передатчики 7 передают РЧ импульсы или пакеты импульсов через переключатель 8 передачи/приема на РЧ антенну 9 для того, чтобы передавать РЧ импульсы в исследуемый объем. Типичная магнитно-резонансная последовательность визуализации состоит из пакета РЧ импульсных последовательностей короткой длительности, которые, если их взять вместе друг с другом и какими-либо наложенными градиентами магнитного поля, достигают выбранного управления ядерным магнитным резонансом. РЧ импульсы используют для того, чтобы насыщать, возбуждать резонанс, инвертировать намагниченность, перефокусировать резонанс или управлять резонансом и выбирать часть тела 10, расположенного в исследуемом объеме. Магнитно-резонансные сигналы также можно принимать посредством РЧ антенны 9.

Для генерации магнитно-резонансных изображений ограниченных областей тела или объекта 10 в целом, например, посредством параллельной визуализации набор РЧ катушек 11, 12 и 13 локального массива располагают смежно с областью, выбранной для визуализации. Катушки 11, 12 и 13 массива можно использовать, чтобы принимать магнитно-резонансные сигналы, вызванные посредством РЧ передач, осуществляемых через РЧ антенну. Однако также возможно использовать катушки 11, 12 и 13 массива, чтобы передавать РЧ сигналы в исследуемый объем.

Получаемые магнитно-резонансные сигналы принимают посредством РЧ антенны 9 и/или посредством массива РЧ катушек 11, 12 и 13 и демодулируют посредством приемника 14, предпочтительно содержащего предусилитель (не показан). Приемник 14 соединен с РЧ катушками 9, 11, 12 и 13 через переключатель 8 передачи/приема.

Главный компьютер 15 управляет усилителем 3 градиентного импульса и передатчиком 7 для того, чтобы генерировать какую-либо из множества последовательностей для визуализации, такую как эхо-планарная визуализация (EPI), эхо-объемная визуализация, градиентная и спин-эховая визуализация, быстрая спин-эховая визуализация, применения UTE, VERSE или TransmitSENSE и т.п.

Для выбранной последовательности приемник 14 принимает одну или множество линий магнитно-резонансных данных в быстрой последовательности после каждого РЧ возбуждающего импульса. Система 16 регистрации данных осуществляет аналогово-цифровое преобразование принимаемых сигналов и преобразует каждую линию магнитно-резонансных данных в цифровой формат, подходящий для дальнейшей обработки. В современных магнитно-резонансных устройствах система 16 регистрации данных представляет собой отдельный компьютер, который специализирован на регистрации исходных данных изображения.

В конечном итоге, цифровые исходные данные изображения реконструируют в представление изображения посредством реконструирующего процессора 17, который применяет преобразование Фурье или другие подходящие алгоритмы реконструкции. Магнитно-резонансное изображение может представлять плоский срез через пациента, ряд параллельных плоских срезов, трехмерный объем или тому подобное. Затем изображение сохраняют в памяти изображений, где к нему можно осуществлять доступ для превращения срезов или других частей представления изображения в подходящие форматы для визуализации, например, через видеомонитор 18, который предусматривает читаемое человеком отображение получаемого магнитно-резонансного изображения.

На фиг.2 изображено устройство для определения характеристик РЧ передающей цепи магнитно-резонансного сканера 1 более подробно. На фиг.2 представлен основной магнит 200, который определяет своим каналом магнита исследуемый объем 202. Внутри исследуемого объема 202 помещают объект 10 для визуализации. Полагая, что объект 10 представляет собой человеческий организм, который выполняет движения, например, в связи с дыханием, сокращениями сердца или движением конечностей тела, такие движения вызывают вариации в нагрузке, воспринимаемой посредством внешней магнитно-резонансной катушки 9, которая в настоящем случае представляет магнитно-резонансную катушку для тела. Однако следует отметить, что также катушки 11, 12 и 13 массива, изображенные на фиг.1, можно использовать для целей визуализации.

Как указано выше, влияние со стороны физиологии человека, например, в связи с дыханием ведет к вариациям, которые имеют низкую частоту относительно временных интервалов РЧ импульсов. Посредством мониторинга вариаций нагрузки, вызванных в связи с дыханием пациента, необходима соответствующая обратная связь в реальном времени для получаемого изменения в конкретной фазе РЧ передачи, например, с РЧ усилителем посредством контура обратной связи.

С этой целью предоставлены наборы локальных систем 204 передающих/принимающих катушек и локальных систем 206 принимающих катушек. Каждая локальная система 204 передающих/принимающих катушек содержит локальный ЯМР зонд (первый локальный магнитно-резонансный зонд) и первую локальную магнитно-резонансную катушку. Первый ЯМР зонд располагают в пространстве в непосредственной близости от первой катушки системы 204 катушек. Термин «непосредственная близость» можно понимать, например, как катушку, по меньшей мере частично заключающую локальный ЯМР зонд. Кроме того, предпочтительно расстояние между зондом и катушкой чрезвычайно мало, так что возбуждение, вызываемое посредством катушки, вызывается только в соответствующем ЯМР зонде.

Кроме того, на фиг.2 представлена локальная система 206 принимающих катушек, содержащая второй локальный ЯМР зонд и вторую локальную магнитно-резонансную катушку, где второй ЯМР зонд также располагают в пространстве в непосредственной близости от второй катушки. В одном из вариантов осуществления, показанном на фиг.2, локальную систему 204 передающих/принимающих катушек и локальную систему 206 принимающих катушек располагают рядом друг с другом так, что каждое местоположение реализуется как двойной отсчет. В альтернативном варианте осуществления две независимые MFM системы, образованные локальной системой 210 передающих/принимающих катушек и локальной системой принимающих катушек 208, можно реализовать в точно отличающихся местоположениях, в каждом из которых зондируют реакцию поля, причем РЧ реакция выводится из предшествующего знания, связывающего две зондовые системы 208 и 210.

В любом случае эволюция фазы первого магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения первого зонда с использованием первой магнитно-резонансной катушки системы 204 катушек, определяется посредством измерения РЧ отклика указанного первого зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют также с использованием первой магнитно-резонансной катушки системы 204.

Кроме того, эволюция фазы второго магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения второго зонда системы 206 с использованием катушки 9 для всего тела, определяется посредством измерения РЧ отклика второго зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием второй магнитно-резонансной катушки из системы 206 катушек.

Наконец, определение характеристик фазовой ошибки РЧ передающей цепи катушки 9 для всего тела обеспечивают посредством вычисления сдвига фазы между эволюцией фазы первого магнитно-резонансного сигнала и эволюцией фазы второго магнитно-резонансного сигнала.

Вкратце, используют два зонда, предпочтительно по существу в одном и том же местоположении в магнитно-резонансной системе так, что их отклики, главным образом, идентичны для какого-либо эффекта магнитного поля. Один из зондов представляет собой локальный передающий/принимающий зонд, где другой зонд возбуждается с использованием катушки для всего тела 9. Какие-либо различия в отклике между двухзондовыми системами могут быть отнесены на счет взаимодействия пациента 10 с передающей системой катушки для тела, т.е. РЧ передающей цепью катушки 9 для тела.

Следует отметить, что в предпочтительном варианте осуществления можно реализовать одновременное возбуждение обеих зондовых систем. Для калибровки временных интервалов сигналов и эволюции фазы предпочтительно обеспечивать одинаковую или постоянную относительную частоту демодуляции.

1. Способ определения характеристик РЧ передающей цепи сканера (1) магнитно-резонансной визуализации с использованием
локальной системы (204; 210) передающих/принимающих катушек, причем локальная система (204; 210) передающих/принимающих катушек содержит первый локальный ЯМР зонд и первую локальную магнитно-резонансную катушку, причем первый ЯМР зонд располагают в пространстве в непосредственной близости от первой катушки,
локальной системы (206; 208) принимающих катушек, причем локальная система (206; 208) принимающих катушек содержит второй локальный ЯМР зонд и вторую локальную магнитно-резонансную катушку, причем второй ЯМР зонд располагают в пространстве в непосредственной близости от второй катушки,
причем передающая цепь содержит внешнюю магнитно-резонансную катушку (9; 11; 12; 13), при этом способ содержит:
определение эволюции фазы первого магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения первого зонда с использованием первой магнитно-резонансной катушки, посредством измерения РЧ отклика первого зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием первой магнитно-резонансной катушки,
определение эволюции фазы второго магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения второго зонда с использованием внешней магнитно-резонансной катушки (9; 11; 12; 13), посредством измерения РЧ отклика второго зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляют с использованием второй магнитно-резонансной катушки,
обеспечение определения характеристик фазовой ошибки РЧ передающей цепи посредством вычисления сдвига фазы между эволюцией фазы первого магнитно-резонансного сигнала и эволюцией фазы второго магнитно-резонансного сигнала.

2. Способ по п. 1, в котором возбуждение первого и второго зондов осуществляют одновременно.

3. Способ по п. 1, в котором ядра, возбуждаемые с использованием первого РЧ передающего поля, отличаются от ядер, возбуждаемых с использованием второго РЧ передающего поля.

4. Способ по п. 1, в котором возбуждение первого и второго зонда осуществляют последовательно, причем способ дополнительно включает мониторинг временных интервалов указанного возбуждения первого и второго зондов и выравнивание эволюции фазы первого и второго магнитно-резонансных сигналов с использованием временных интервалов первого и второго зондов.

5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий корректировку РЧ РЧ передающей цепи для компенсации сдвига фазы.

6. Способ по п. 1, в котором из РЧ откликов первого и второго зондов для отдельных локальных магнитно-резонансных катушек выводят уровень электромагнитного сцепления с объектом, подлежащим исследованию, в сравнении с предварительно заданным порогом и деактивируют какую(ие)-либо локальную(ые) магнитно-резонансную (ые) катушку(и), у которой(ых) уровень сцепления с объектом превышает предварительно заданный порог.

7. Способ по п. 1, в котором из РЧ откликов первого и второго зондов извлекают уровень электромагнитного сцепления отдельных локальных магнитно-резонансных катушек, когда их деактивируют.

8. Способ по п. 6, в котором применяют магнитно-резонансную последовательность визуализации, которая включает в себя РЧ возбуждающие импульсы, и измеряют РЧ отклики зондов на указанное РЧ возбуждение.

9. Способ по п. 1, в котором первый зонд и второй зонд обыкновенно предоставляют в виде всего одного зонда.

10. Способ по п. 1, в котором первую катушку и вторую катушку обыкновенно предоставляют в виде всего одной РЧ катушки.

11. Способ по п. 1, в котором определение характеристик РЧ передающей цепи осуществляют с использованием магнитно-резонансной калибровочной последовательности перед исполнением последовательности визуализации.

12. Способ по п. 1, в котором внешняя магнитно-резонансная катушка (9; 11; 12; 13) представляет собой параллельную передающую катушку.

13. Способ по п. 1, в котором первую и вторую катушку
располагают в пространстве в непосредственной близости друг от друга или
располагают в пространстве отдельно друг от друга, причем способ дополнительно содержит определение фактической связи первой и второй катушки друг с другом.

14. Устройство для определения характеристик РЧ передающей цепи сканера магнитно-резонансной визуализации, причем устройство содержит
локальную систему (204; 210) передающих/принимающих катушек, причем локальная система (204; 210) передающих/принимающих катушек содержит первый локальный ЯМР зонд и первую локальную магнитно-резонансную катушку, причем первый ЯМР зонд расположен в пространстве в непосредственной близости от первой катушки,
локальную систему (206; 208) принимающих катушек, причем локальная система (206; 208) принимающих катушек содержит второй локальный ЯМР зонд и вторую локальную магнитно-резонансную катушку, причем второй ЯМР зонд расположен в пространстве в непосредственной близости от второй катушки,
причем передающая цепь содержит внешнюю магнитно-резонансную катушку (9; 11; 12; 13), причем устройство адаптировано для:
определения эволюции фазы первого магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения первого зонда с использованием первой магнитно-резонансной катушки, посредством измерения РЧ отклика первого зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляется с использованием первой магнитно-резонансной катушки,
определения эволюции фазы второго магнитно-резонансного сигнала локального РЧ передающего поля, генерируемого посредством магнитно-резонансного возбуждения второго зонда с использованием внешней магнитно-резонансной катушки (9; 11; 12; 13), посредством измерения РЧ отклика второго зонда после указанного возбуждения, причем измерение осуществляется с использованием второй магнитно-резонансной катушки,
обеспечения определения характеристик фазовой ошибки РЧ передающей цепи посредством вычисления сдвига фазы между эволюцией фазы первого магнитно-резонансного сигнала и эволюцией фазы второго магнитно-резонансного сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, в частности к ядерно-магнитному каротажу (ЯМК), и может быть использовано для исследования нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к устройству и способам определения параметров, представляющим свойства пласта и свойства текучей среды пластов подземных коллекторов, конкретно углеводородных коллекторов.

Изобретение относится к способу получения параметров горных пород с помощью прибора ядерного магнитного каротажа. .

Изобретение относится к области радиоспектроскопии и может быть использовано при анализе химических соединений. .

Изобретение относится к интроскопической технике, основанной на ядерном магнитном резонансе (ЯМР) и может быть использовано в медицине, биологии и физико-химических исследованиях.

Изобретение относится к технике измерения постоянных магнитных полей методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с использованием частотной модуляции радиочастотного магнитного поля, в котором находится ядерный образец.
Наверх