Способ магнитоиндукционной томографии

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам магнитоиндукционной томографии. Способ включает в себя размещение объекта и приемников магнитного поля в пространстве, 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, при этом создают пересекающий исследуемый объект вектор индукции магнитного поля из полного магнитного потока, генерируемого источниками магнитного поля, причем измерение вихревых токов, наведенных магнитным полем в исследуемом объекте, проводят по оси гибкого магнитопровода, соединенного с источником магнитного поля. Измерение вихревых токов, наведенных источником магнитного поля в исследуемом объекте, проводится с возможностью произвольного поворота вектора индукции магнитного поля при его вращении вокруг произвольной оси. Реконструкция проводимости объекта осуществляется по результатам сравнительных измерений, в отсутствие и при наличии объекта в исследуемом пространстве, при этом зону смены знака вектора индукции магнитного поля смещают за пределы исследуемого пространства. Технический результат заявляемого способа состоит в повышении эффективности способа магнитоиндукционной томографии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности, технологичности и точности способа магнитоиндукционной томографии.

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.

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.

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.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

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.

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.

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.

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.

Признак дополнительного пункта формулы изобретения обеспечивают получение массива данных проводимостей при произвольном повороте вектора индукции магнитного поля и его вращении вокруг любой произвольной оси.

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.

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;

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Способ магнитоиндукционной томографии осуществляют следующим образом.

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:

для всех i и j. Здесь: σijотн - 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 σijотн 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.

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.

1. Способ магнитоиндукционной томографии, включающий размещение объекта и приемников магнитного поля в пространстве, 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, отличающийся тем, что создают пересекающий исследуемый объект вектор индукции магнитного поля из полного магнитного потока, генерируемого источниками магнитного поля, причем измерение вихревых токов, наведенных магнитным полем в исследуемом объекте, проводят по оси гибкого магнитопровода, соединенного с источником магнитного поля, причем, реконструкцию проводимости объекта осуществляют по результатам сравнительных измерений, в отсутствие и при наличии объекта в исследуемом пространстве, при этом зону смены знака вектора индукции магнитного поля смещают за пределы исследуемого пространства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение вихревых токов, наведенных источником магнитного поля в исследуемом объекте, проводят с возможностью произвольного поворота вектора индукции магнитного поля при его вращении вокруг произвольной оси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлодетекторам, используемым для магнито-резонансной визуализации. Сущность: металлодетектор (100, 300) содержит по меньшей мере первую катушку (102) для генерации первого магнитного поля (108) вдоль первого направления (119).

Изобретение относится к области медицины, в частности к неврологии, и может быть использовано для оценки параметров тканевого кровотока в зонах нейрональной активации.

Изобретение относится к медицине, а именно к лучевой диагностике, и может быть использовано для количественной оценки степени перегрузки железом печени у детей. Проводят магнитно-резонансную томографию с напряженностью магнитного поля 3 Тл в трех ортогональных плоскостях в режиме сканирования Т2ВИ TSE с TR=1800 мс, ТЕ=80 мс, angle=0.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам визуализации внутренних органов тела. Способ обнаружения фазового шума при формировании изображения магнитно-резонансной томографии содержит этапы, на которых принимают устройством магнитно-резонансной томографии (МРТ) исходный опорный сигнал от устройства визуализации, причем устройство МРТ использует катушки беспроводной связи, распространяющие сигналы изображения на основании тактового генератора цифрователя, чтобы получить данные изображения, используемые устройством визуализации для формирования изображения МРТ, сформированный на основании системного тактового генератора, которым желательно распространять сигналы изображения, разделяют устройством МРТ исходный опорный сигнал на первый и второй опорные сигналы, регулируют устройством МРТ фазовый сдвиг второго опорного сигнала, чтобы сформировать ортогональный опорный сигнал, определяют устройством МРТ произведение первого опорного сигнала с ортогональным опорным сигналом, и определяют устройством МРТ индикацию, указывающую достоверность данных изображения, на основании произведения.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для магнитно-резонансной томографии. Cпособ функционирования системы магнитно-резонансной томографии с учетом регулировки радиочастотного возбуждающего поля В1, прикладываемого к исследуемому субъекту, подлежащему томографированию, содержит этапы определения по меньшей мере одного параметра (d) положения, который указывает положение по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне системы магнитно-резонансной томографии и осуществляется путем использования блока обнаружения близости, который включает в себя по меньшей мере два датчика (D1, D9) близости, определения посредством двух датчиков (D1, D9) близости по меньшей мере одного поперечного размера (wi) исследуемого субъекта для множества местоположений (zi) по меньшей мере части исследуемого субъекта, получения данных для генерирования геометрического очертания исследуемого субъекта по отношению к упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне системы магнитно-резонансной томографии из параметров (di) положения и поперечных размеров (wi), определенных на упомянутом множестве местоположений (zi), регулировки по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала, подлежащей подаче на упомянутую по меньшей мере одну радиочастотную передающую антенну, в зависимости от по меньшей мере одного из определенного по меньшей мере одного параметра (d) положения и определенного геометрического размера (w) исследуемого субъекта.

Группа изобретений относится к устройству и способу для коррекции медицинского изображения молочной железы, а также к системе визуализации. Устройство для коррекции медицинского изображения молочной железы содержит блок ввода медицинского изображения, потенциально демонстрирующего искусственные деформации молочной железы, блок ввода отсканированного изображения, изображающего молочную железу в заданном положении субъекта и содержащего информацию о поверхности молочной железы, блок моделирования для формирования смоделированного медицинского изображения молочной железы, при этом смоделированное медицинское изображение изображает молочную железу в том же заданном положении субъекта, что и отсканированное изображение, и представляет поверхность молочной железы поверхностной сеткой, а блок моделирования выполнен с возможностью формирования смоделированного медицинского изображения молочной железы на основе волюметрической биомеханической модели, материальные параметры которой изменяемы для согласования биомеханической модели с поверхностью молочной железы, выделенной из отсканированного изображения, и блок коррекции для определения поправок для коррекции смоделированного медицинского изображения молочной железы на предмет искусственных деформаций с использованием отсканированного изображения путем применения сопоставления поверхностей между поверхностной сеткой и отсканированным изображением и для применения определенных поправок к полученному медицинскому изображению с получением скорректированного медицинского изображения.
Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для комплексного лечения первично-хронического рецидивирующего остеомиелита у детей на фоне соматического статуса.

Группа изобретений к обнаружению основного белка миелина. Композиция для мечения нервов содержит агент формулы I или его соль: и водный фармацевтический носитель, содержащий PEG (полиэтиленгликоль)-300 в комбинации с поливинилпирролидоном или поливиниловым спиртом.

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для оценки поведения парамагнитных контрастных препаратов в печени и других органах лабораторных животных.

Изобретение относится к медицине, а именно к магнитно-резонансной томографии, абдоминальной хирургии и гастроэнтерологии, и может быть использовано для диагностики аденокарциномы поджелудочной железы (ПЖ) и метастазов в ее паренхиму.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам магнитоиндукционной томографии. Способ включает размещение объекта и приемников магнитного поля в пространстве, 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, при этом создают пересекающий исследуемый объект вектор индукции магнитного поля из полного магнитного потока, генерируемого источниками магнитного поля, причем измерение вихревых токов, наведенных магнитным полем в исследуемом объекте, проводят по оси гибкого магнитопровода, соединенного с источником магнитного поля. Измерение вихревых токов, наведенных источником магнитного поля в исследуемом объекте, проводят с возможностью произвольного поворота вектора индукции магнитного поля при его вращении вокруг произвольной оси. Реконструкцию проводимости объекта осуществляют по результатам сравнительных измерений в отсутствие и при наличии объекта в исследуемом пространстве, при этом зону смены знака вектора индукции магнитного поля смещают за пределы исследуемого пространства. Технический результат способа состоит в повышении эффективности использования источников магнитного поля. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам магнитоиндукционной томографии. Способ включает в себя размещение объекта и приемников магнитного поля в пространстве, 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, при этом создают пересекающий исследуемый объект вектор индукции магнитного поля из полного магнитного потока, генерируемого источниками магнитного поля, причем измерение вихревых токов, наведенных магнитным полем в исследуемом объекте, проводят по оси гибкого магнитопровода, соединенного с источником магнитного поля. Измерение вихревых токов, наведенных источником магнитного поля в исследуемом объекте, проводится с возможностью произвольного поворота вектора индукции магнитного поля при его вращении вокруг произвольной оси. Реконструкция проводимости объекта осуществляется по результатам сравнительных измерений, в отсутствие и при наличии объекта в исследуемом пространстве, при этом зону смены знака вектора индукции магнитного поля смещают за пределы исследуемого пространства. Технический результат заявляемого способа состоит в повышении эффективности способа магнитоиндукционной томографии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх