КАРДИОСИНХРОНИЗАТОР МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК A61B5/55 

Изобретение относится к области диагностики анатомо-морфологических и функциональных дефектов сердца и крупных сосудов, в также может быть использовано для уменьшения артефактов кровотока при исследовании некоторых внутренних органов с помощью магнитно-резонансной томографии.

Уровень техники.

Известен кардиосинхронизатор, входящий в состав магнитно-резонансного томографа с целью устранения артефактов движения в ЯМР-изображении и представляющий собой совокупность кардиодатчиков, измерительного электронного блока, в состав которого входят высокочастотный фильтр, широкополосный усилитель и последовательно соединенный через ограничитель нарастания фронта сигнала электро-оптический преобразователь, а также световолоконного кабеля, опто-электрического преобразователя, монитора и блока управления последовательностью импульсов (заявка ФРГ N 3430625, кл. A 61 B 5/05, 1984). Недостатками указанного кардиосинхронизатора являются неполная защита кардиосигнала от радиочастотных и импульсных помех и приводящая к искажениям передача его в аналоговой форме.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство синхронизации магнитно-резонансного изображения, включающее в себя формирователь сигнала и приемник сигнала, соединенные между собой по информационной цепи оптической линией связи, причем формирователь сигнала содержит группу электродов для отведения кардиосигнала, схему защиты от влияния радиочастотных и импульсных помех, усилитель тока и усилитель-ограничитель напряжения сигнала, соединенных последовательно, и выходной электро-оптический преобразователь, а приемник сигнала содержит опто-электрический преобразователь, дифференцирующую цепь, компаратор и звуковой индикатор (патент США N 4 684837, кл. A 61 B 5/05,1985). Указанное техническое решение недостаточно надежно из-за того, что кардиосигнал в приемник передается в аналоговой форме, что может привести к его искажениям, а также недостаточно электробезопасно по цепи питания формирователя сигнала для исследуемого пациента.

Сущность изобретения.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности синхронизации при диагностике анатомо-морфологических и функциональных дефектов сердца и крупных сосудов с помощью магнитно-резонансной томографии и повышение электробезопасности исследуемого пациента.

Указанный технический результат достигается тем, что в формирователь сигнала кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения, содержащего группу электродов для отведения кардиосигнала, схему защиты от влияния радиочастотных и импульсных помех, буферный каскад и усилитель-ограничитель напряжения сигнала, соединенных последовательно, а также электро-оптический преобразователь, к выходу которого подключен один конец световодного кабеля, введены последовательно соединенные фильтр-ограничитель импульсных помех с плавающим порогом ограничения и детектор кардиосигнала с плавающим порогом срабатывания, причем выход усилителя-ограничителя напряжения сигнала соединен с входом фильтра-ограничителя импульсных помех, выход детектора кардиосигнала соединен с входом электро-оптического преобразователя, блок питания формирователя сигнала выполнен автономным и содержит выключатель, автоматически включающий напряжение питания под воздействием постоянного магнитного поля, а в приемнике сигнала кардиосинхронизатора, содержащего опто-электрический преобразователь, к входу которого подключен второй конец световодного кабеля, дифференцирующую цепь, компаратор и звуковой индикатор, выход опто-электрического преобразователя соединен с входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с входом компаратора, выход которого соединен со звуковым индикатором и через схему выбора полярности выходного сигнала с выходом приемника сигнала, являющимся выходом кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения.

На чертеже представлена функциональная схема кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения.

Кардиосинхронизатор магнитно-резонансного изображения включает в себя формирователь 1 сигнала, который содержит последовательно соединенные группу 2 электродов для отведения кардиосигнала, схему 3 защиты от влияния радиочастотных и импульсных помех, буферный каскад 4, усилитель-ограничитель 5 напряжения сигнала, фильтр-ограничитель 6 импульсных помех с плавающим порогом ограничения, детектор 7 кардиосигнала с плавающим порогом срабатывания, электро-оптический преобразователь 8 и блок 9 питания с выключателем 10. Выход электро-оптического преобразователя 8 является выходом формирователя 1 сигнала и соединен посредством световодного кабеля 11 с входом приемника 12 сигнала, в состав которого входят последовательно соединенные опто-электрический преобразователь 13, дифференцирующая цепь 14 и компаратор 15, причем вход опто-электрического преобразователя 13 является входом приемника 12 сигнала, а выход компаратора 15 соединен со звуковым индикатором 16 и через схему 17 выбора полярности выходного сигнала с выходом приемника 12 сигнала, являющимся выходом кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения. Блок питания 9 формирователя 1 сигнала выполнен автономным и содержит выключатель 10, автоматически включающий напряжение питания под воздействием постоянного магнитного поля.

Конструктивно кардиосинхронизатор выполнен в виде отдельных блоков - формирователя 1 сигнала и приемника 12 сигнала, соединенных по информационным цепям световодным кабелем 11. Блок формирователя 1 сигнала размещается вблизи тела пациента, находящегося в области основного магнитного поля томографа, неподалеку от наложенных на определенные точки тела электродов 2, причем выключатель 10 блока питания 9 может быть выполнен в виде трех параллельно включенных герконов, расположенных ортогонально и автоматически включающих напряжение питания при приближении к магниту томографа на расстояние не более 2-х м. Блок приемника 12 сигнала располагается вне рабочей области томографа и связь его информационного выхода с устройством обработки магнитно-резонансного сигнала осуществляется посредством электрической линии связи, например, коаксиальным кабелем. Питание блока приемника 12 осуществляется от источника, обслуживающего электронные схемы томографа.

Кардимосинхронизатор работает следующим образом.

Импульс запуска сканирующей последовательности томографа формируется в момент пика R-зубца кардиосигнала пациента. С помощью электродов 2 со встроенными токоограничивающими резисторами, наложенных на тело пациента, снимается разность потенциалов его кардиосигналов. Встроенные резисторы исключают протекание через тело пациента токов, опасных для его здоровья, которые могут возникнуть при воздействии на провода электродов радиочастотных и градиентных магнитных полей. Схема 3 защиты передает входные сигналы, а также обеспечивает защиту формирователя 1 сигнала от радиочастотных помех и ограничение импульсных помех, например, с помощью интегрирующей двухзвенной цепочки и двух встречно-параллельных диодов соответственно. При правильно наложенных электродах полярность R-зубца кардиосигнала должна быть положительной. Далее, кардиосигналы с импульсными помехами через буферный каскад 4 поступают на инвертирующий усилитель-ограничитель 5 напряжения, который при коэффициенте усиления порядка k=-3000 вследствие эффекта ограничения амплитуды помехи усиливает ее в 10 - 100 раз меньше, чем амплитуду кардиосигналов. Постоянная времени входной цепи этого усилителя больше длительности R-зубца кардиосигнала. Фильтр-ограничитель 6 импульсных помех по отношению к шумам и периодическим помехам работает как активный фильтр низких частот второго порядка. Импульсные же помехи ограничиваются, например, с помощью диодного ограничителя, зона ограничения которого определяется выходным сигналом, что и дает порог ограничения фильтра плавающим. С выхода фильтра-ограничителя 6 помех кардиосигналы поступают на детектор 7 с плавающим порогом срабатывания, который, например, за счет перезаряда последовательно подключенного к его входу конденсатора формирует на своем выходе импульсы запуска только в том случае, если очередной импульс на его входе имеет значение амплитуды, не меньшее заданной доли от предыдущего. Таким образом происходит отбраковка помех, имеющих амплитуду, меньшую полезного сигнала. Сформированные импульсы запуска поступают в электро-оптический преобразователь 8, выполненный, например, в виде транзисторного ключа со светодиодом в цепи коллектора, и далее, в виде световых импульсов, посредством световодного кабеля 11 передаются на вход приемника 12 сигнала. Световые импульсы преобразуются опто-электрическим преобразователем 13, выполненным, например, в виде фотодиода с нагрузкой по постоянному току, в электрические импульсы, и далее, через дифференцирующую цепь 14 поступают в компаратор 15, выполненный, например, в виде усилителя постоянного тока с цепью установки порога срабатывания, а с его выхода - на звуковой индикатор 16, выполненный, например, в виде пьезоэлектрического звукоизлучателя, и через схему 17 выбора полярности выходного сигнала на выход кардиосинхронизатора.

Таким образом, предложенный кардиосинхронизатор магнитно-резонансного изображения в отличие от известных позволяет передавать по линии связи за пределы рабочего пространства томографа уже сформированные импульсы запуска сканирующей последовательности, что повышает надежность синхронизации. Кроме того, введение в блок формирователя сигнала автономного низковольтного источника питания с автоматическим выключателем совместно с использованием для передачи информации световых импульсов посредством световодного кабеля приводит к значительному повышению электробезопасности исследуемого пациента.

Изобретение относится к области диагностики анатомо-морфологических и функциональных дефектов сердца и крупных сосудов, а также может быть использовано для уменьшения артефактов кровотока при исследовании некоторых внутренних органов с помощью магнитно-резонансной томографии. Техническим результатом изобретения является повышение надежности синхронизации. Кардиосинхронизатор магнитно-резонансного изобретения включает в себя формирователь сигнала и приемник сигнала, соединенные между собой по информационной цепи посредством световодного кабеля, и конструктивно выполненные в виде отдельных блоков, из которых формирователь сигнала фиксируется на теле пациента, а приемник сигнала располагается вне рабочей зоны томографа. К особенностям кардиосинхронизатора относятся передача по световодному кабелю сигнала запуска в форме светового импульса и наличие в формирователе сигнала автономного низковольтного источника питания с автоматическим выключением, включающим напряжение питания под воздействием постоянного магнитного поля. 1 ил.

Кардиосинхронизатор магнитно-резонансного изображения, включающий в себя формирователь сигнала и приемник сигнала, причем формирователь сигнала содержит группу электродов для отведения кардиосигнала, схему защиты от влияния радиочастотных и импульсных помех, буферный каскад и усилитель-ограничитель напряжения сигнала, соединенные последовательно, а также электрооптический преобразователь, выход которого посредством световодного кабеля соединен с входом оптоэлектрического преобразователя приемника сигнала, содержащего, кроме того, дифференциирующую цепь, компаратор и звуковой индикатор, отличающийся тем, что в формирователь сигнала введены последовательно соединенные фильтр-ограничитель импульсных помех с плавающим порогом ограничения и детектор кардиосигнала с плавающим порогом срабатывания, а также автономный блок питания с выключателем, автоматически включающим напряжение питания под воздействием постоянного магнитного поля, причем выход усилителя-ограничителя напряжения сигнала соединен с входом фильтра-ограничителя импульсных помех, а выход детектора кардиосигнала соединен с входом электрооптического преобразователя, выход оптоэлектрического преобразователя приемника сигнала соединен с входом дифференциирующей цепи, выход которой соединен с входом компаратора, выход которого соединен со звуковым индикатором и через схему выбора полярности выходного сигнала с выходом приемника сигнала, являющимся выходом кардиосинхронизатора магнитно-резонансного изображения.