Способ ямр-томографии

 

Изобретение относится к способам вычислительной томографии на основе явления ядерного магнитного резонанса и предназначено для интроскопических исследований в целях медицинской диагностики и неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение точности исследований. Сущность изобретения состоит в том, что возбуждение эхосигналов зависит от самих эхосигналов и цели проводимого исследования.. Б результате происходит адаптивное накопление зхосигналов, учитывающее оценку распределения плотности мощности эхосигналов и распределение информационной ценности эхосигнала, задаваемой исследователем в виде целевой функции исследования . 5 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1368749 (511 4 G 01 N 24/08

ККГ>ИМАЯ, l3,, 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3897743/24-25 (22) 21.05.85 (46) 23.01.88., Бюл. 1Ф 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (72) В. М. Уткин, Д. Г. Черников и А. 10. Никитин (53) 539.1.078 (088.8) (56) Лундин А. Г., Федин Э. И. Ядерный магнитный резонанс. Основы и применения. — Новосибирск: Наука, 1980, с. 167-172.

Чжо 3. Х. и др. Термография.на ядерном магнитном резонансе с преобразованием Фурье. — ТИИЭР, 1982, т. 70, Ф 10, с. 36-44. (54) СПОСОБ ЯМР-ТОМОГРАФИИ (57) Изобретение относится к способам вычислительной томографии на основе явления ядерного магнитного резонанса и предназначено для интроскопических исследований в целях медицинской диагностики и неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение точности исследований, Сущность изобретения состоит в том, что возбуждение эхосигналов зависит от самих эхосигналов и цели проводимого исследования,, В результате происходит адаптивное накопление эхосигналов, учитывающее оценку распределения плотности мощности эхосигналов и распределение информационной ценности эхосигнала, задаваемой исследователем в виде целевой функции исследования, 5 ил.

1368749

Изобретение относится к способам реконструктивной вычислительной томографии на основе явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и пред() назначено для количественных интроскопических исследований различных сред, результаты которых используются в целях медицинской диагностики и неразрушающего контроля. 10

Цель изобретения — повышение точности исследования.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - сигналы в основных точках устройства для первого сканирования; на фиг. 3 — сигналы в основных точках устройства при реализации способа для целевой функции исследования, соответствующей минимуму сред- 20 неквадратичной ошибки; на фиг. 4— вид возможных целевых функций исследования; на фиг. 5 — аппроксимация функции оптимального распределения общего времени наблюдения частей эхо- 25 сигнала.

Устройство содержит блок 1 электромагнитных катушек, включающий катушку основного магнига, радиочастотную катушку и катушки создания гради- >> ентов магнитного поля по осям Х, Y u

Е и предназначенный для помещения во внутреннее пространство исследуемого объекта блок 3 управления катушкой основного магнита„ предназначенный

35 для поддержания напряженности поля заданной величины, блок 3 управления градиентами магнитного поля вдоль . осей Х, Y и Е, пассивный коммутатор представляющий собой сборку диодов, сопротивление которой зависит от подводимсго к ней напряжения, и предназначенный для защиты входных цепей приемника 5 от мощных импульсов передатчика, коммутатор включен

45 между радиочастотной катушкой, приемником 5 и передатчиком, аналого-цифровой преобразователь 6 соединенный с выходом приемника 5, буферчую по" лупроводниковую память 7, предназначенную для запоминания оцифрованных эхосигналов и включенную между аналого".цифровым преобразователем 6, блоком 3HN 8, полутоновым дисплеем 9, и блоком 10 формирования интервалов

55 возбуждения эхосигналов.

Причем выход блока 10 формирования интервалов возбуждечия эхосигналов соединен с грограммируемым генератором 11 импульсов, один выход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя 6, а другой - с входом блока 12 управления передатчиком, выход которого соединен с входом передатчика 13. По выходным интерфейсам ЗВМ 8 соединена с блоком 10 формирования интервалов возбуждения эхосигналов, полутоновым дисплеем 9, предназначенным для визуализации полученных изображений, и блоком 14 формирования градиентов магнитного поля, выходы Х, Y u Z которого соединены с многоканальным цифроаналоговым преобразователем 15, аналоговые выходы которого соединены с блоком 16 предварительного усиления, выходы Х, Y u Z которого соединены с блоком 3 управления градиентами магнитного поля, Способ осуществляют следующим образом.

Выбирают метод получения изображения, например однослойную реконструкцию по линейным интегралам. Помещают объект исследования в блок магнитных катушек и фиксируют его гам.

Выбирают плоскость исследуемого сечения„ Пересылают из 3ВМ 8 в блок

14 формирования градиентов магнитного поля координаты наклона плоскости исследуемого сечения. В блоке 14 формирования градиентов вырабатывают значения градиентов по осям Х, У и Е, соответствующие ориентацил выбранной плоскости и различным направлениям проецирования. Значения градиентов, соответствующие первому углу проецирования, поступают в цифроаналоговый преобразователь 15 где переходят в аналоговую форь, усиливаются блоком

16 предварительного усиления и посту". пают в блок 3 управления градиентами магнитного поля, с выхода которого поступают на катушки градиентов магнитного поля блока электромагнитных катушек.

Одновременно в блок 10 формирования интервалов возбуждения радиочастотных импульсов подается команда из

ЗВХ на формирование последовательнос.и рад= оимпуль< ов с равноотстоящими импульсами возбуждения эхосигналов, выхода блока 10 формирования ннтерв=.пов сформированная последовательно ть загружае". ся в программируемый генератор 11 импульсо.",;., с выхода ко13687. о л где Г(2;) (2

К,Ы, р отношением з торого по команде от 3ВМ 8 поступает в блок 12 управления передатчиком, где выраба-ываются радноимпульсы требуемой частоты и огибающей, которые поступают в блок передатчика 13, где усиливаются, и через пассивный коммутатор 4 поступают на радиочастотную катушку блока 1 электромагнитных катушек.

Одновременно с этим программируемый генератор ll 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 0 и усиленных приемником 5. Оцифрованные сигналы запоминаются в блоке полупроводниковой буферной памяти 7.

На этом заканчиваются действия, связанные с неадаптивным характером воздействия на объект. Вид вырабатьгваемых при этом сигналов в точках

17-20 устройства показан на фиг. 2 с соблюдением временной привязки (позиции 17.1-20.1).

Начинается адаптация к полученным результатам измерения, для чего на основе записанных в буфере ? значений ЭВМ производит оценку плотности мощности принятого набора эхосигна35 лов.

Используемый при этом алгоритм зависит от вычислительных возможностей 3ВМ. Например, эхосигналы можно просто сложить и, таким образом, получить оценку плотности мощности эхол сигнала Р(1 ) . Полученная оценка плотл ности мощности эхосигнала P(t) передается в блок 10 формирования интервалов возбуждения,.где на основе по- 4 лученных данных и предварительно введенной из ЭВГ1 8 до начала сканирования целевой функции исследования

F(t), а также априорно установленной для данной аппаратуры дисперсии ошибки 62 формируются интервалы возбуждения эхосигналов в соответствии с соу = () Транс

55 где Т„„,„, — максимальное значение функции оптимального распределения времени наблюдения эхосигнала T(t)„ а функция Т (у) является обратной

1 функциональной зависимостью для функции оценка плотности мощности измеряемого сигнала; целевая функция исследования, определяемая характером исследования; дисперсия белого шума ошибок измерения; число возбуждений эхосигналов за отведенное время наблюдения эхосигналов; номер возбуждения; коэффициенты пропорциональности, п

1 > л (21 где t „— общее время наблюдения эхосигналов, причем оценка плотности л мощности Р(С) измеряемого эхосигнала производится на основе измерения предыдущих возбужденных эхосигналов, При этом общее время наблюдения эхосигналов t „ определяется временем спин-решеточной релаксации исследуемого объекта и задается априорно так же, как и число N возбуждений эхосигналов за время tn. Чем больше

N тем точнее аппроксимация функции

Т(1;) .

Сформированные интервалы возбуждения эхосигналов загружаются в программируемый генератор 11 импульсов, с выхода которого импульсы по команде от ЭВГ1 8 поступают на блок 12 управления передатчиком, где вырабатываются радиоимпульсы требуемой частоты и огибающей, которые поступают в блок передатчика 13, где усиливаются, и через пассивный коммутатор 4 поступают на радиочастотную катушку блока

1 электромагнитных катушек. .Одновременно с этим 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 объ1368749 екта на электромагнитное возмущение и усиленных приемником 5. Оцифрованные сигналы запоминаются в блоке полупроводниковой буферной памяти 7.

la этом заканчивается сбор информации в адаптивном релжме для одной проекции.

Начинается сбор информации о других проекциях. Из 3ВМ 8 в блок !4 формирования градиентов магнитного поля поступает команда на установление градиентов магнитного поля, соответствующих следующему углу проецирования, и процедура адаптивного воз- б буждения эхосигналов повторяется.

При этом используются записанные в буфер полупроводниковый памяти 7 данные об эхосигналах предыдущей проекции. Одновременно из буфера 7 данные поступают в 3ВМ, где используются алгоритмом реконструкции для получения изображения исследуемого сечения.

Вид вырабатываемых в адаптивном режиме сигналов в тех же точках (17-20) 2„ устройства показан на фиг. 3 с соблюдением временной привязки (позиции

17.2-20..2).

Такие действия производят до тех пор, пока не переберут нсе значения градиентов и не получат полный набор данных. При этом для каждого направления проецирования вырабатывается своя последовательно ть интервалов возбуждения эхосигналов.

Таким образом, последовательность радиочастотных импульсов возбуждения эхосигналов изменяется в зависимости от самого объекта и той цели, которую ставит перед собой исследователь.

11ереход от одного объекта исследования к другому приводит к смене послеp0âàòåëüíoñòè радиочастотных импульсов, как и при переходе к другой цели исследования (возможные целевые функции 21-"23, фиг. 4), Для метода проекции адаптация происходит в зависимости от направления проецирования с испопьзон""-.íèåè дан" ных о предыдущих голученных проекц ;

50 ях„

Для метода фурье-преобра.зонаиия адаптация происходит в зависимости от измеряемой с-,роки фурье-образа с использованием данных о предыдущих полученных строках.

Общий смысл адаптации заключается в том, чтобы чаще наблюдать те компоненты эхосигнала, энергия которых больше, при учете цели исследования и ограничении на время измерения.

Поскольку число возбуждений эхосигналов N конечно, то происходит аппроксимация функции оптимального распределения общего времени наблюдения эхосигнала ступенчатой функции (фиг. 5). Чем больше N, тем точнее аппроксимация функции Т().

Фор мула из обретения

Способ J1NP-томографии, включающий размещение исследуемого объекта в постоянном магнитном поле, положение градиентов магнитного поля, воздействие на объект радиочастотными импульсами, возбуждение эхосигналов, оцифровку и накопление эхосигналов, многократное повторение укаэанных действий при значениях градиентов магнитного поля, соответствующих получению полного набора данных, реконструкцию изображения с последующей

erо визуализацией, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности исследования за счет адаптивного режима ноздействия на исследуемый объект, измеряют распределение мощности эхосигналов во времени при предыдущем возбуждении эхосигналон и воздействуют на образец радиочастотными импульсами через переменные временные интервалы, величину которых определяют из соотношений (У)1 У = (1 — 7Т„„„ где Т„,.„ — максимальное значение функции T(t) оптимального pаспределения общего времени наблюдения эхосигнала, а функция Т"":(у) является обратной функциональной зависимостью для функции

Р(..) ) () (1(+ ) +o(b 7 целевая функция исследования, определяемая характером„исследования; дисперсия белого шума ошибок измерения; число возбуждений эхосигналон за отведенное время наблюдения эхосигнапов; номер возбуждения;

k> d, а -коэффициенты пропорцион;льности, <и

1 и

1368749 где „вЂ” общее время сбора эхосигналов;

;1

Р(t, ) — величина распределения мощности эхосигнала во времени.

177

1368749

Составитель В. Майоршин

Редактор В. Петр ад Техред H. Дидык Корректор И ° Эрдейи

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делах Изобретений и открытий

113035, Москва, 1 <-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 283/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул„Проектная, 4