МАГНИТОРЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ С НУЛЕВЫМ ВРЕМЕНЕМ ЭХО Российский патент 2018 года по МПК G01R33/48 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к магниторезонансной томографии, в частности, к последовательностям импульсов с нулевым временем эхо.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обычно для диагностики активного туберкулеза используется рентгенография грудной клетки. В развивающихся странах, таких как Индия, пациенты группы риска могут проходить рентгенографию грудной клетки несколько раз в год. Однако воздействие рентгеновского излучения повышает вероятность развития рака у пациента.

Известна визуализация кости с использованием последовательностей импульсов с так называемым нулевым или ультракоротким временем эхо. В статьях Weiger et. al., "MRI with Zero Echo Time: Hard versus Sweep Pulse Excitation" Magn Reson Med. 2011 Aug;66(2):379-89, doi: 10.1002/mrm.22799 and Wieger et. al., "High-resolution ZTE imaging of human teeth", NMR Biomed. 2012, v. 25, pp. 1144–1151, DOI: 10.1002/nbm.2783 описаны некоторые применения импульсного метода с нулевым временем эхо.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении в независимых пунктах формулы предоставлены система магнитнорезонансной томографии и пользовательский интерфейс. Варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Как будет очевидно для специалистов в области техники, аспекты настоящего изобретения могут быть осуществлены в виде устройства, способа или компьютерного программного продукта. Соответственно, аспекты настоящего изобретения могут принимать форму полностью аппаратного обеспечения варианта осуществления, полностью программного обеспечения варианта осуществления (включая встроенные программы, резидентные программы, микрокод и т.д.) или вариант осуществления с комбинацией программного и аппаратного аспектов, которые все могут быть в основном упомянуты, как «схема», «модуль» или «система». Кроме того, аспекты настоящего изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта, осуществленного на одном или более машиночитаемом носителе(ях) с содержащимся на нем исполняемым машинным кодом.

Может быть использована любая комбинация одного или более машиночитаемых носителей. Машиночитаемый носитель может представлять собой машиночитаемый носитель сигнала или машиночитаемый носитель данных. Термин «машиночитаемый носитель данных», используемый в настоящем документе, содержит любой материальный носитель данных, на котором могут быть сохранены инструкции, исполняемые процессором вычислительного устройства. Машиночитаемый носитель данных может упоминаться, как постоянный машиночитаемый носитель данных. Машиночитаемый носитель данных также может упоминаться, как материальный машиночитаемый носитель. В некоторых вариантах осуществления машиночитаемый носитель данных также может хранить данные, доступ к которым может осуществляться процессором вычислительного устройства. Примеры машиночитаемых носителей данных включают, но не ограничиваются этим: гибкий диск, накопитель на жестком магнитном диске, твердый жесткий диск, флэш-память, USB флешь, оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), оптический диск, магнитооптический диск и регистровый файл процессора. Примеры оптических дисков включают компакт-диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например, CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R диски. Термин «машиночитаемый носитель данных» также относится к различным типам носителей информации, к которым вычислительное устройство может получить доступ через сеть или канал связи. Например, данные могут быть извлечены по модему, через сеть интернет или по локальной сети. Исполняемый машинный код, заключенный на машиночитаемым носителе, может быть передан с помощью любого подходящего носителя, включая, но, не ограничиваясь этим, беспроводной, кабельную линию связи, оптоволоконный кабель, РЧ-связь и т.д. или любую подходящую комбинацию перечисленного выше.

Машиночитаемый носитель сигнала может включать сигнал передаваемых данных с заключенным в нем исполняемым машинным кодом, например, в основной полосе частот или как часть несущей волны. Такой передаваемый сигнал может принимать любую форму, включая, но, не ограничиваясь этим, электромагнитный, оптический или любую подходящую их комбинацию. Машиночитаемый носитель сигнала может представлять собой любой машиночитаемый носитель, который не является машиночитаемым носителем данных, и который может взаимодействовать, передавать или переносить программу для использования посредством или в соединении с исполняющей инструкции системой, аппаратом или средством.

«Память компьютера» или «память» является примером машиночитаемого носителя данных. Памятью компьютера является любая память, доступ к которой напрямую осуществляется процессором. «Запоминающее устройство компьютера» или «запоминающее устройство» является другим примером машиночитаемого носителя данных. Запоминающее устройство компьютера представляет собой любой энергонезависимый машиночитаемый носитель данных. В некоторых вариантах осуществления запоминающее устройство компьютера также может быть памятью компьютера или наоборот.

Термин «процессор», используемый в настоящем документе, содержит электронный компонент, который способен исполнять программу или исполняемую машиной инструкцию или исполняемый машинный код. Ссылки на вычислительное устройство, содержащее «процессор», следует рассматривать, как, возможно, содержащее более одного процессора или ядра процессора. Процессор может быть, например, многоядерным процессором. Термин «процессор» также может относиться к группе процессоров в пределах одной вычислительной системы или распределенных среди нескольких вычислительных систем. Термин «вычислительная система» также следует рассматривать, как, возможно, относящийся к группе или сети вычислительных устройств, каждое из которых содержит процессор или процессоры. Исполняемый машинный код может быть исполнен несколькими процессорами, которые могут находиться в пределах одного и того же вычислительного устройства, или которые могут быть равномерно распределены по нескольким вычислительным устройствам.

Исполняемый машинный код может содержать исполняемые машиной инструкции или программу, которая заставляет процессор выполнять аспект настоящего изобретения. Исполняемый машинный код для выполнения операций для аспектов настоящего изобретения может быть записан в любой комбинации одного или более языков программирования, включая объектно-ориентированные языки программирования, такие как Java, Smalltalk, C++ или подобные, и обычные процедурные языки программирования, такие как язык программирования «C» или аналогичные языки программирования, и скомпилированные в исполняемые машиной инструкции. В некоторых случаях исполняемый машинный код может быть в форме языка высокого уровня или в заранее скомпилированной форме и может использоваться в сочетании с интерпретатором, который генерирует исполняемые машиной инструкции во время выполнения.

Исполняемый машинный код может быть исполнен полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, как отдельный пакет программ, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере или полностью на удаленном компьютере или сервере. При последнем сценарии удаленный компьютер может быть соединен с компьютером пользователя посредством сети любого типа, включая локальную сеть (LAN) или глобальную вычислительную сеть (WAN), или соединение может быть выполнено с внешним компьютером (например, через сеть интернет с помощью провайдера сети интернет).

Аспекты настоящего изобретения описаны со ссылкой на иллюстрации графических схем и/или блок-схем способов, устройств (систем) и компьютерных программных продуктов по вариантам осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что каждый блок или участок блока графической схемы, иллюстраций и/или блок-схемы может быть осуществлен инструкциями компьютерной программы в виде исполняемого машинного кода, когда это применимо. Также следует понимать, что, когда они не являются взаимоисключающими, комбинации блоков на различных графических схемах, иллюстрациях и/или блок-схемах могут быть скомбинированы. Эти инструкции компьютерной программы могут быть предусмотрены для процессора вычислительной машины общего назначения, специализированной вычислительной машины или другого программируемого устройства обработки данных для получения такой машины, чтобы инструкции, которые исполняются посредством процессора вычислительной машины или другого программируемого устройства обработки данных, создавали средство для осуществления функций/действий, указанных в графической схеме и/или блоке или блоках блок-схемы.

Эти инструкции компьютерной программы также могут быть сохранены на машиночитаемом носителе, который может управлять компьютером, другими программируемыми устройствами обработки данных или другими устройствами для функционирования конкретным образом, чтобы инструкции, записанные на машиночитаемом носителе, создавали готовое изделие, включающее в себя инструкции, которые выполняют функцию/действие, указанное на графической схеме и/или в блоке или блоках блок-схемы.

Инструкции компьютерной программы также могут быть загружены на компьютер, другое программируемое устройство обработки данных или другие устройства, чтобы вызвать ряд функциональных этапов, подлежащих выполнению на компьютере, другом программируемом устройстве или других устройствах для достижения выполняемого вычислительной системой процесса, чтобы инструкции, которые исполняются на компьютере или другом программируемом устройстве обеспечивали процессы для выполнения функций/действий, указанных на графической схеме и/или в блоке или блоках блок-схемы.

Термин «пользовательский интерфейс», используемый в настоящем документе, относится к интерфейсу, который дает пользователю или оператору возможность взаимодействовать с компьютером или вычислительной системой. «Пользовательский интерфейс» также может быть упомянут, как «человеко-машинный интерфейс». Пользовательский интерфейс может обеспечивать информацию или данные для оператора и/или принимать информацию или данные от оператора. Пользовательский интерфейс может обеспечивать ввод оператором для приема компьютером и может обеспечивать выход для пользователя с компьютера. Другими словами, пользовательский интерфейс может давать пользователю возможность управлять или манипулировать компьютером, и интерфейс может позволять компьютеру указывать на результат управления или манипулирования оператором. Отображение данных или информации на дисплее или графическом пользовательском интерфейсе является примером обеспечения информации для оператора. Прием данных посредством клавиатуры, мыши, трекбола, сенсорной панели, ручки координатно-указательного устройства, планшета для графического ввода данных, джойстика, геймпада, вебкамеры, головной микрофонной гарнитуры, стиков привода, колеса управления, педалей, компьютерной перчатки, танцевального коврика, дистанционного управления и акселерометра в качестве компьютерной мыши являются примерами компонентов пользовательского интерфейса, которые позволяют принимать информацию или данные от оператора.

Термин «аппаратный интерфейс», используемый в настоящем документе, охватывает интерфейс, который позволяет процессору вычислительной системы взаимодействовать с и/или управлять внешним вычислительным устройством и/или средством. Аппаратный интерфейс может обеспечивать для процессора возможность передавать сигналы управления или инструкции на внешнее вычислительное устройство и/или средство. Аппаратный интерфейс также может обеспечивать для процессора обмен данными с внешним вычислительным устройством и/или средством. Примеры аппаратного интерфейса включают в себя, но, не ограничиваются этим: универсальную последовательную шину, порт IEEE 1394, параллельный порт, порт IEEE 1284, последовательный порт, порт RS-232, порт IEEE-488, соединение Bluetooth, соединение по беспроводной локальной сети, соединение TCP/IP, соединение по сети Ethernet, интерфейс управления (с помощью управляющего напряжения), интерфейс MIDI, интерфейс с аналоговым вводом данных и интерфейс с цифровым вводом данных.

Термин «дисплей» или «устройство отображения», используемый в настоящем документе, содержит устройство вывода или пользовательский интерфейс, выполненный с возможностью отображения изображений или данных. Дисплей может выводить визуальные, звуковые и/или тактильные данные. Примеры дисплея включают в себя, но, не ограничиваются этим: монитор компьютера, телевизионный экран, сенсорный экран, тактильный электронный дисплей, экран Брайля, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), электроннолучевую запоминающую трубку, дисплей с двумя устойчивыми состояниями, электронную бумагу, векторный дисплей, плоский дисплей, вакуумный люминесцентный дисплей (VF), дисплеи на основе светоизлучающих диодов (СИД), электролюминесцентный дисплей (ЭЛД), плазменные дисплейные панели (PDP), жидкокристаллический дисплей (LCD), дисплей на основе органических люминесцентных диодов (ОСИД), проектор и дисплей, устанавливаемый на голове.

Данные магнитного резонанса (MR) определяются в настоящем документе, как запись измерений радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, посредством антенны магниторезонансного устройства во время скана магниторезонансной томографии. Данные магнитного резонанса являются примером данных медицинского изображения. Изображение магниторезонансной томографии (MRI) определяется в настоящем документе, как реконструированная двух или трехмерная визуализация анатомических данных, содержащихся в данных магниторезонансной томографии. Эта визуализация может быть выполнена с помощью компьютера.

В одном аспекте настоящего изобретения предлагается система магниторезонансной томографии, определенная в пункте 1. Целью настоящего изобретения является обеспечение системы для магниторезонансного исследования, которая функционирует очень простым образом аналогично проекционному устройству рентгеновского формирователя изображения. В настоящем изобретении это достигается посредством комбинированного технического эффекта различных компонентов. А именно, использование неэкранированного градиента делает возможной недорогую конструкцию. Последовательность сбора данных ZTE позволяет комбинировать чувствительность для твердых типов ткани с одновременным объемным сбором данных сигнала магнитного резонанса. Проекция реконструированного 3D-изображения на двухмерную плоскость включает усреднение, которое обеспечивает высокое качество диагностического изображения даже при использовании неэкранированных градиентов для создания кодирующих градиентных магнитных полей. Кроме того, предусмотрен одиночный управляющий элемент, чтобы запускать сбор данных магниторезонансной томографии. Это согласуется с использованием последовательности сбора данных ZTE, которая не требует конфигурации со стороны пользователя. Система магниторезонансной томографии содержит магнит для генерирования основного магнитного поля с зоной томографирования. Система магниторезонансной томографии дополнительно содержит систему градиентных катушек для генерирования градиентного магнитного поля в пределах зоны томографирования. Система градиентных катушек содержит набор неэкранированных градиентных катушек, выполненных с возможностью генерирования градиентного магнитного поля. Набор неэкранированных градиентных катушек может называться градиентными катушками для получения градиентов в направлениях x, y и z. Это также можно понимать, как градиентные катушки для создания трех ортогональных наборов градиентных полей.

Экранированная градиентная катушка – это градиентная катушка, которая обладает дополнительной обмоткой для снижения градиентного краевого поля внутри магнетика или криостата магнита. Например, в патенте US №5296810 описан однонаправленный тип экранированных градиентных катушек.

Неэкранированная градиентная катушка – это градиентная катушка, в которой нет этой дополнительной намотки для снижения магнитного поля в пределах магнита или криостата. Система магниторезонансной томографии дополнительно содержит память для записи исполняемых машиной инструкции и данных последовательностей импульсов. Данные последовательностей импульсов являются описательными в способе магниторезонансной томографии с нулевым временем эхо. Последовательность импульсов содержит либо инструкции или данные или информацию, которая может быть использована для создания инструкций для управления системой магниторезонансной томографии для выполнения способа магниторезонансной томографии с нулевым временем эхо. Система магниторезонансной томографии дополнительно содержит процессор для управления системой магниторезонансной томографии. Исполнение инструкций заставляет процессор получать данные магниторезонансного томографирования от объема в пределах зоны томографирования с использованием данных последовательности импульсов с нулевым временем эхо. Этот объем также может быть упомянут, как область сканирования. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор реконструировать трехмерное изображение с использованием данных магниторезонансной томографии. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор воспроизводить по меньшей мере участок трехмерного изображения на дисплее.

Этот вариант осуществления может быть предпочтителен, поскольку использование неэкранированных градиентных катушек позволяет сконструировать менее дорогостоящую систему магниторезонансной томографии. Использование экранированных градиентных катушек является стандартом для современного оборудования для магниторезонансной томографии. Использование экранированных градиентных катушек также важно для модели получения данных магнитного резонанса по срезам или отдельным областям в пределах тела объект исследования. Последовательность импульсов с нулевым временем эхо позволяет получить данные для всего объема одновременно.

В некоторых примерах дисплей может составлять участок или часть системы магниторезонансной томографии, такую как монитор или другой дисплей. В других примерах дисплей представляет собой дисплей на отдельном объекте. Например, для дисплея могут быть использованы планшетный компьютер или мобильный телефон. В некоторых примерах может быть установлено приложение, которое установлено на устройстве планшета или мобильного телефона для отображения и/или управления системой магниторезонансной томографии. Приведенный выше вариант осуществления также может быть предпочтителен, поскольку представление трехмерного изображения на дисплее может быть использовано в качестве замены рентгеновского излучения. Для специалиста в области техники может быть неочевидным использовать неэкранированные градиентные катушки, поскольку неэкранированные градиентные катушки не подходят для использования с современными протоколами магниторезонансной томографии.

В другом варианте осуществления трехмерные данные будут представлены путем проекции трехмерного изображения на по меньшей мере одну двухмерную плоскость. Этот вариант осуществления может быть предпочтителен, поскольку проекция трехмерного изображения может быть использована аналогично рентгеновскому изображению. Это обладает тем преимуществом, что снижается степень воздействия излучения на индивидуума. Кроме того, проецирование трехмерного изображения на двухмерную плоскость обладает преимуществом высокого отношения сигнал-шум. Существует эффект усреднения на изображении, и это обеспечивает высокое качество изображения даже при использовании неэкранированных градиентных катушек. Трехмерное изображение может быть спроектировано на несколько плоскостей. Это предпочтительно по сравнению с обычным рентгеновским излучением, поскольку одиночный сбор данных может быть использован для получения проекций в различных плоскостях. Также может быть предпочтительным отобразить более одной двухмерной плоскости одновременно. Например, могут быть отображены плоскости, ортогональные друг относительно друга.

В другом варианте осуществления система магниторезонансной томографии содержит пользовательский интерфейс с одиночным элементом управления, выполненным с возможностью запуска получения данных магнитного резонанса. Одиночным элементом управления может быть, например, кнопка или другое средство управления на поверхности системы магниторезонансной томографии. Одиночным элементом управления также может быть элемент управления или средство управления графического пользовательского интерфейса, показанного на дисплее. Этот вариант осуществления предпочтителен, поскольку использование последовательности импульсов с нулевым временем эхо не требует особой конфигурации со стороны пользователя. Например, относительно неопытный оператор мог бы поместить объект исследования в зону томографирования, а затем запустить сбор данных изображений с помощью магнитного резонанса на системе магниторезонансной томографии. Это может быть удобно, например, при дистанционной врачебной практике, когда необязательно присутствуют врачи или квалифицированные технические специалисты.

В другом варианте осуществления пользовательский интерфейс дополнительно содержит поле использования средства выбора, чтобы регулировать градиентное магнитное поле для уменьшения или увеличения области сканирования. Можно изменить отображаемую область сканирования просто посредством методов обрезки или обработки изображения. Также можно отрегулировать область сканирования, отрегулировав градиенты, производимые неэкранированными градиентными катушками. Это может быть осуществлено изменением протяженности градиентных полей, создаваемых неэкранированными градиентными катушками, или путем изменения амплитуды магнитного поля, создаваемого неэкранированными градиентными катушками.

Средством выбора просмотра может быть, например, механическое средство для выбора между заранее заданным числом настроек градиентов, или, в другом примере, средство выбора просмотра может находиться на графическом пользовательском интерфейсе.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор производить вычитание или может производить свертку калибровочного изображения из трехмерного изображения до представления по меньшей мере участка трехмерного изображения на дисплее. При использовании последовательности импульсов с нулевым временем эхо пластмассы или другие материалы, используемые для конструирования системы магниторезонансной томографии, в некоторых случаях могут быть показаны на системе магниторезонансной томографии. Термин «калибровочное изображение» в настоящем документе охватывает изображение, полученное с помощью системы магниторезонансной томографии, которое получено без объекта исследования внутри системы магниторезонансной томографии. Это может быть непосредственный и простой путь устранения артефактов трехмерного изображения. Это может быть особенно правильно в случае, когда в пределах изображения имеется складка.

В другом варианте осуществления исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор получать калибровочные данные магнитного резонанса от объема в пределах зоны томографирования с помощью последовательности импульсов с нулевым временем эхо. Система магниторезонансной томографии выполнена с возможностью получения калибровочных данных магнитного резонанса без объекта исследования в зоне томографирования. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор реконструировать калибровочное изображение с помощью калибровочных данных магнитного резонанса. Это может быть осуществлено, например, тем же самым способом, по которому реконструируется трехмерное изображение.

В другом варианте осуществления процессор выполнен с возможностью получения калибровочных данных магнитного резонанса до или после получения данных магниторезонансного изображения. Например, в случае, когда уже получено изображение объекта исследования, а затем оператор замечает, что на изображении имеются артефакты, можно выполнить калибровку после получения изображения объекта исследования. Таким образом, по существу эта калибровка может быть выполнена до или после получения данных магниторезонансного изображения.

В другом варианте осуществления магнит выполнен с возможностью удержания грудного отдела объекта исследования в зоне томографирования. Этот вариант осуществления может быть предпочтителен, поскольку система магниторезонансной томографии может быть использована в качестве замены рентгеновского исследования легких пациента. Это может быть использовано, например, при попытке обнаружить туберкулез или другую инфекцию в легких. По сравнению с обычными рентгеновскими аппаратами объект исследования подвергается меньшему воздействию излучения. По сравнению с обычными системами магниторезонансной томографии система магниторезонансной томографии по этому варианту осуществления будет дешевле при конструировании, поскольку вместо экранированных градиентных катушек используются неэкранированные градиентные катушки.

В другом варианте осуществления магнит выполнен с возможностью удержания участка конечности в пределах зоны томографирования. Этот вариант осуществления может быть предпочтителен, поскольку, например, рука или нога могут быть помещены в магнит, и представление по меньшей мере участка трехмерного изображения на дисплее может быть использовано вместо обычного рентгеновского изображения.

В другом варианте осуществления магнит представляет собой цилиндрический магнит с каналом. Зона томографирования находится внутри канала. В одном примере канал имеет диаметр менее чем 25 см. В другом примере канал имеет диаметр менее чем или равный 15 см. Этот вариант осуществления может быть предпочтителен, поскольку другие объекты, такие как фрукты или изготовленные объекты могут быть помещены в систему магниторезонансной томографии для исследования. Использование малого канала в комбинации с неэкранированными градиентными катушками означает, что система магниторезонансной томографии может быть сконструирована недорогой по сравнению с обычной системой магниторезонансной томографии.

В другом варианте осуществления система градиентных катушек содержит источник питания градиентных катушек для подачи тока на набор неэкранированных градиентных катушек. Скорость нарастания градиента неэкранированной градиентной катушки в одном примере составляет менее чем 10 Тл/м/с или менее чем 1 Тл/м/с. Требования по электропитанию источника питания градиентных катушек при скорости нарастания градиента менее или равной 10 Тл/м/с составляют менее чем или равно 10 кВА. В другом примере, когда скорость нарастания градиента источника питания равна или менее чем 1 Тл/м/с, требования по мощности составляют 5 кВА. Этот вариант осуществления может быть предпочтителен, поскольку использование менее мощного источника питания по сравнению с обычными системами магниторезонансной томографии означает, что она будет менее дорогостоящей. Кроме того, система магниторезонансной томографии может быть использована в регионах, где энергоснабжение является сравнительно недостаточным. Например, в развивающихся странах, которые обладают менее надежной энергосистемой.

В другом варианте осуществления магнит выполнен с возможностью генерирования основного магнитного поля в зоне томографирования с напряженностью поля менее чем или равной любому из следующего: 0,5 Тл, 1 Тл и 1,5 Тл. Использование этих магнитных полей может быть предпочтительным, поскольку, хотя отношение сигнал-шум на изображениях становится хуже по мере убывания поля, метод проецирования данных на двухмерный экран означает, что имеется все еще относительно высокое отношение сигнал-шум, которое позволяет врачу или другому оператору правильно интерпретировать изображение.

В другом варианте осуществления пользовательский интерфейс выполнен с возможностью выбора среза трехмерных данных для представления на дисплее.

Этот вариант осуществления может быть предпочтителен, поскольку он позволяет медицинскому персоналу увидеть конкретную область тела объекта исследования более детально. Это невозможно для обычных рентгеновских систем.

В другом варианте осуществления данные последовательности импульсов с нулевым временем эхо заставляют процессор генерировать серию постоянных градиентных магнитных полей с помощью системы градиентных катушек для радиального нецентрированного кодирования k-пространства. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор генерировать блокирующий радиочастотный импульс, соответствующий каждому из серий постоянных градиентных магнитных полей. В некоторых примерах наличие радиочастотного импульса, соответствующего каждому из серий постоянных градиентных магнитных полей, означает, что радиочастотный импульс генерируется на протяжении участка каждого из серий постоянных градиентных магнитных полей. Исполнение инструкций дополнительно заставляет процессор измерять часть данных магниторезонансной томографии после блокирующего радиочастотного импульса.

В другом аспекте настоящего изобретения предлагается пользовательский интерфейс для системы магниторезонансной томографии, содержащий одиночный элемент управления, выполненный с возможностью запуска сбора данных магнитного резонанса. В этом примере пользовательский интерфейс может быть соединен с упомянутым выше компонентом системы магниторезонансной томографии для обеспечения ее правильного функционирования.

Понятно, что один или более из упомянутых выше вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть скомбинированы, если скомбинированные варианты осуществления не являются взаимоисключающими.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примеры настоящего изобретения будут описаны далее подробно только в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на фиг. 1 показан пример системы магниторезонансной томографии;

на фиг. 2 показана блок-схема с примером способа работы системы магниторезонансной томографии с фиг. 1;

на фиг. 3 показана блок-схема с другим примером способа работы системы магниторезонансной томографии с фиг. 1;

на фиг. 4 показан пример последовательности импульсов с нулевым временем эхо; и

на фиг. 5 приведен график SAR для всего тела в зависимости от B0 для оптимальных сканов кости и легких.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Элементы с аналогичными номерами на этих чертежах являются либо эквивалентными элементами, либо выполняют одну и ту же функцию. Элементы, которые описаны выше, необязательно будут показаны на последующих чертежах, если их функция эквивалентна.

На фиг. 1 показан пример системы 100 магниторезонансной томографии по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100 магниторезонансной томографии содержит магнит 104. Магнит 104 представляет собой сверхпроводящий магнит 104 цилиндрического типа с каналом 106 через него. Также возможно использование других типов магнитов, например, также возможно использование и разделенного цилиндрического магнита, и так называемого открытого магнита. Разделенный цилиндрический магнит аналогичен стандартному цилиндрическому магниту, за исключением того, что криостат разделен на две секции, чтобы обеспечивать доступ к изоплоскости магнита, такие магниты могут быть использованы, например, в сочетании с терапией пучком заряженных частиц. Открытый магнит содержит две секции магнита, одна над другой с промежутком между ними, который является достаточно большим для приема объекта исследования: расположение области двух секций аналогично расположению катушки Гельмгольца. Открытые магниты широко распространены, поскольку объект исследования менее ограничен. Внутри криостата цилиндрического магнита находится комплект сверхпроводящих катушек. Внутри канала 106 цилиндрического магнита 104 имеется зона 108 томографирования, в которой присутствует сильное и достаточно однородное магнитное поле, чтобы выполнить магниторезонансную томографию.

Внутри зоны томографирования расположена область 109 сканирования, для которой осуществляется сбор данных магнитного резонанса. Данные получают в k-пространстве, а затем преобразуют в пространство изображений с помощью преобразования Фурье. Следовательно, полученные данные k-пространства также являются описательными в областях внутри области сканирования.

Внутри канала 106 магнита также имеется набор градиентных катушек 110 магнитного поля, которые используются для сбора данных магнитного резонанса, чтобы выполнить пространственное кодирование магнитных спинов в пределах зоны 108 томографирования магнита 104. Градиентные катушки магнитного поля представляют собой неэкранированные катушки магнитного градиентного поля. Градиентные катушки 110 магнитного поля присоединены к источнику 112 питания градиентных катушек магнитного поля. Градиентные катушки 110 магнитного поля предусмотрены, как репрезентативные. Обычно градиентные катушки 110 магнитного поля содержат три отдельных набора катушек для пространственного кодирования в трех ортогональных пространственных направлениях. Источник питания градиентного магнитного поля подает ток на градиентные катушки магнитного поля. Ток, подаваемый на градиентные катушки 110 магнитного поля, зависит от времени и может быстро увеличиваться линейно или быть импульсным.

Рядом с зоной 108 томографирования находится радиочастотная катушка 114 для управления ориентацией магнитных спинов в пределах зоны 108 томографирования и для приема радиочастотных сигналов от спинов также в пределах зоны 108 томографирования. Радиочастотная антенна может содержать множество катушечных элементов. Радиочастотная антенна также может быть упомянута, как канал или антенна. Радиочастотная катушка 114 присоединена к радиочастотному приемопередатчику 116. Радиочастотная катушка 114 и радиочастотный приемопередатчик 116 могут быть заменены отдельными передающей и принимающей катушками и отдельным передатчиком и приемником. Понятно, что радиочастотная катушка 114 и радиочастотный приемопередатчик 116 являются репрезентативными. Радиочастотная катушка 114 также предназначена для того, чтобы представлять собой специальную передающую антенну и специальную принимающую антенну. Аналогичным образом приемопередатчик 116 также может представлять собой отдельные передатчики и приемники. Радиочастотная катушка 114 также может иметь множество принимающих/передающих элементов, и радиочастотный приемопередатчик 116 может иметь множество каналов приема/передачи.

Источник 112 питания градиентных катушек магнитного поля и приемопередатчик 116 присоединены к аппаратному интерфейсу 128 вычислительной системы 126. Вычислительная система 126 дополнительно содержит процессор 130. Процессор 130 присоединен к аппаратному интерфейсу 128, пользовательскому интерфейсу 132, запоминающему устройству 134 и памяти 136 вычислительной системы.

Запоминающее устройство 134 показано, как содержащее последовательность 150 импульсов. Последовательность 150 импульсов содержит инструкции или данные, которые могут быть преобразованы в инструкции, которые заставляют систему магниторезонансной томографии осуществлять сбор данных магнитного резонанса с помощью способа магниторезонансной томографии с нулевым временем эхо. Запоминающее устройство 134 показано, как содержащее дополнительные данные 152 изображений магниторезонансной томографии. Данные 152 изображений магниторезонансной томографии были получены с объектом исследования, находящимся по меньшей мере частично в зоне 108 томографирования и с использованием последовательности 150 импульсов. Запоминающее устройство 134 показано, как содержащее необязательные калибровочные данные 154 магнитного резонанса. Калибровочные данные 154 магнитного резонанса были получены с использованием последовательности 150 импульсов, когда объект исследования 118 находится внутри канала магнита 106. Запоминающее устройство 134 дополнительно показано, как содержащее данные трехмерных изображений или трехмерное изображение 156, которое было реконструировано с использованием данных 152 магниторезонансной томографии. Запоминающее устройство 134 дополнительно показано, как содержащее калибровочное изображение 158, которое было реконструировано по калибровочным данным 154 магнитного резонанса.

Память 136 вычислительной машины показана, как содержащая модуль 160 управления. Модуль 160 управления содержит код, который позволяет процессору 130 управлять работой и функционированием системы 100 магниторезонансной томографии. Например, модуль 160 управления позволяет процессору 130 использовать последовательность 150 импульсов для получения данных 152, 154 магнитного резонанса. Память 136 вычислительной машины дополнительно показана, как содержащая модуль 162 реконструкции изображений, который позволяет процессору 130 реконструировать данные 156 трехмерных изображений по данным 152 магниторезонансной томографии и калибровочное изображение 158 по калибровочным данным 154 магнитного резонанса.

Пользовательский интерфейс 132 показан, как присоединенный к устройству 170 отображения. Устройство отображения в одном примере могло бы представлять собой монитор и мышь или сенсорный планшет для ввода данных и отображения данных. В другом примере устройством 170 отображения могло бы быть отдельным вычислительным устройством, таким как планшетный компьютер или смартфон. Устройство отображения содержит дисплей 172. На дисплее 172 отображен элемент 174 управления. Элемент 174 управления представляет собой, например, одиночную кнопку или элемент управления, который выполнен с возможностью запуска получения данных магнитного резонанса. Средство 176 выбора может быть необязательным и может быть использовано, например, для выбора области сканирования полученных данных магнитного резонанса. Например, это может быть осуществлено посредством обработки изображений или также посредством изменения продолжительности градиента или амплитуды. Средство 178 выбора также может быть необязательным и может быть использовано, например, для модификации изображения 180. Оно позволяет, например, поворачивать плоскость, на которую проецируются данные. Дисплей 172 также может отображать область, в которой показаны представленные 180 данные трехмерного изображения.

Запоминающее устройство 136 показано, как содержащее модуль 164 обработки изображений. Модуль обработки изображений может быть использован, например, для представления данных 156 трехмерных изображений. Например, оно может быть использовано для их проецирования на конкретную плоскость. Модуль 164 обработки изображений также может быть использован для вычитания калибровочного изображения 158 из данных 156 трехмерного изображения до его представления на дисплее.

На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая способ работы системы 100 магниторезонансной томографии, показанной на фиг. 1. Сначала на этапе 200 получают данные 152 магниторезонансной томографии для области 109 сканирования в пределах зоны 108 томографирования, используя данные 150 последовательности импульсов с нулевым временем эхо для управления системой 100 магниторезонансной томографии. Далее, на этапе 202 трехмерное изображение 156 реконструируют по данным 152 магниторезонансной томографии. Наконец на этапе 204 по меньшей мере участок трехмерного изображения 156 будет представлен на дисплее 172.

Представление 180 на дисплее 172 может быть осуществлено различными способами. Например, все данные магниторезонансной томографии могут быть спроецированы на двухмерную плоскость. В других случаях для трехмерного отображения данных может быть использован трехмерный дисплей, такой как трехмерный телевизор.

На фиг. 3 приведена блок-схема, которая иллюстрирует пример другого способа управления системой 100 магниторезонансной томографии, показанной на фиг. 1. Сначала на этапе 300 получают калибровочные данные 154 магнитного резонанса для области 109 сканирования в пределах зоны 108 томографирования с использованием последовательности 150 импульсов с нулевым временем эхо. Система магниторезонансной томографии выполнена с возможностью получения данных магнитного резонанса без объекта исследования в зоне томографирования. При получении калибровочных данных магнитного резонанса объект исследования выводится из канала 106. Далее на этапе 302 калибровочное изображение 158 реконструируют по калибровочным данным 154 магнитного резонанса. Затем на этапе 304 получают данные 152 магниторезонансной томографии для области 109 сканирования в пределах зоны 108 томографирования с использованием данных 150 последовательности импульсов с нулевым временем эхо для управления системой 100 магниторезонансной томографии. Затем на этапе 306 трехмерное изображение 156 реконструируют с использованием данных 152 магниторезонансной томографии. На этапе 308 производят вычитание или свертку калибровочного изображения из трехмерного изображения 156. Наконец, на этапе 310 по меньшей мере участок трехмерного изображения будет представлен на дисплее 172. Следует отметить, что сначала может быть выполнено получение данных магниторезонансной томографии или калибровочных данных магнитного резонанса. Не имеет значения, в каком порядке они будут получены.

Комбинация специально разработанного способа МР-томографии со специальной и по существу упрощенной аппаратной конструкцией МР-системы показана на фиг. 1. До степени, до которой она успешно обеспечивает специальное клиническое приложение в случаях, в настоящее время исследуемых с помощью рентгеновских исследований и КТ. Сущность комбинации упомянутого способа томографирования и аппаратного обеспечения позволяет реализовать, помимо прочего, практически бесшумную эксплуатацию, значительное упрощение системы, поразительную простоту использования и значительное снижение стоимости по сравнению с обычной системой МР-томографии общего назначения. Конкретный выбор способа формирования изображения сам по себе приводит к формированию изображения кости и легких, что делает его особенно привлекательным в качестве неионизирующей замены традиционных рентгеновского (кости) и даже КТ (легкие) приложений.

Примеры могут обеспечить упрощенную систему МР-томографии, которая обеспечивает изображения всего тела или конкретной конечности за счет использования одиночного, специального и практически бесшумного способа МР-томографии, который позволяет генерировать изображения протонной плотности и/или изображения, взвешенные по T1 с субмиллисекундным временем эхо. В системе МР-томографии по настоящему изобретению используется только один способ томографирования, в котором благодаря конструкции нет необходимости в быстро переключающихся градиентных полях и РЧ-импульсах сложной формы. Устранение этих жестких аппаратных требований, как это используется в обычной МР-томографии, позволяет значительно упростить градиентную подсистему и РЧ-подсистему и подсистемы сбора данных. Вследствие снижения аппаратных требований в предпочтительном варианте осуществления системы МР-томографии по настоящему изобретению используется неэкранированная 3-осевая градиентная катушка вместе с усилителями градиентов относительно малой мощности. Одним из последствий этого значительного снижения требования мощности градиентов является значительное снижение стоимости и сложности системы. Дополнительное снижение стоимости и сложности осуществляется в результате необычайной простоты РЧ-импульсов, требуемых при специально разработанном способе томографирования.

В подходящем методе томографирования, известном как формирование изображений с нулевым временем эхо (ZTE), используются только короткие РЧ-блокирующие импульсы вместе с непрерывной 3D-траекторией в k-пространстве, облегчаемом стратегией активации градиентов, при которой не используются как высокие скорости нарастания градиента, так и большие перепады амплитуды градиентов. ZTE-скан является практически бесшумным при эксплуатации и дает изображения с высоким разрешением при чрезвычайно коротком времени эхо, что особенно предпочтительно для томографирования как костной, так и легочной ткани. Вследствие специально разработанного аппаратного обеспечения и эксклюзивного способа томографирования, система МР-томографии по настоящему изобретению со значительно сниженной стоимостью выполнена с возможностью томографирования главным образом костей и сломанных костей, а также легких и заболеваний легких. Эти приложения обычно выполняют с использованием рентгеновских исследований. Однако при рентгеновских исследованиях используется ионизирующее излучение, которое может быть вредным и нежелательным, особенно для молодых пациентов и маленьких детей. Система МР-томографии по настоящему изобретению вследствие ее уникального упрощения аппаратного обеспечения и специально разработанного практически бесшумного способа томографирования с нулевым временем эхо предназначена для замены рентгеновской системы благодаря ее способности обнаруживать сломанные кости и заболевания костей, а также других приложений, и может быть упомянута в настоящем документе в виде аббревиатуры PXMR.

В практически бесшумном и обладающем коротким TE (временем это) способе томографирования используется 3D радиальная траектория в k-пространстве, которая устраняет необходимость либо выбора среза, либо возбуждения среза вне центра. Действительно, за счет ограничения объема для томографирования обязательно 3D-объемом со сбором данных обязательно вокруг изоцентра системы, устраняется необходимость использовать РЧ-импульсы, селективные по срезу и со смещением частоты. Это значительно упрощает функционирование и структуру РЧ-передающий подсистемы для подачи только коротких РЧ-блокирующих импульсов. Также устраняется необходимость получать предварительное изображение и планировать положение среза, посредством этого значительно упрощая порядок работы оператора.

В PXMR-системе для получения данных используется один тип последовательности сканирования. ZTE-способ томографирования является примером такого способа, и он отличается использованием коротких блокирующих РЧ-импульсов и 3D радиальной траектории в k-пространстве, что позволяет избежать значительных перепадов градиентов, так самым, делая способ получения данных по существу бесшумным.

На фиг. 4 показана упрощенная структура последовательности импульсов с нулевым временем эхо. По горизонтальной оси отложено время. На этом чертеже показан ток, приложенный к одной из градиентных катушек и обозначенный 400. Область 402 показывает время, когда разрешен сбор данных. Временной отрезок 404 показывает, когда выполняются блокирующие РЧ-импульсы. Длительность, обозначенная 406, представляет собой время повторения или TR. Длительность, обозначенная 408, представляет собой время, когда выполняется кодирование 408. Время блокировки, обозначенное 410, представляет собой время регулировки градиента 400.

В следующей таблице приведено сравнение обычной системы МР-томографии с некоторыми возможными особенностями PXMR систем.

Свойство Обычная МРТ PXMR Градиентная катушка Экранированная Неэкранированная Типичная амплитуда пикового градиента 40 мТл/м 15 мТл/м Типичная скорость возрастания пикового градиента 200 Тл/м/с 1 Тл/м/с Типичная мощность усилителя градиента >1000 кВА ~5 кВА Форма РЧ-импульсов Моделируемая огибающая Только блокирующие Локализация сигналов Выбор среза Нет (весь объем) Типы последовательностей для томографирования Много 1 Формат сбора данных 2D и 3D Только 3D Траектория в k-пространстве Преимущественно декартова 3D радиальная бесшумная

Использование блокирующих РЧ-импульсов значительно упрощает спектрометр. Нет требования к генерированию РЧ-импульсов sinc-формы, устраняя посредством этого необходимость обязательного аппаратного и программного обеспечения. Поскольку формирование изображений обязательно выполняется в виде 3D-объема вокруг изоцентра системы, нет особого требования к обеспечению функциональной возможности смещения частоты возбуждения. Требования по амплитуде градиента для PXMR крайне низкие, примерно 1 мТл/м, посредством этого устраняется необходимость использования экранированных градиентных катушек. Требование низкой скорости нарастания градиента в сочетании с использованием неэкранированных градиентных катушек означает, что мощность усилителя градиента может быть снижена на несколько порядков величины по сравнению с обычной системой МР-томографии. Предпочтительная напряженность статического B0 поля для PXMR системы может составлять от 0,5 Тл до 1,5 Тл. Хотя этот диапазон является предпочтительным, способ не исключает более высоких или более низких напряженностей статического поля. ZTE-способ особенно подходит для томографирования тканей с короткими компонентами T2.

Параметры скана и оптимального B0

В следующем примере фиксированные параметры скана предполагаются для томографирования как кости, так и легких:

Область сканирования (FOV) (x, y, z): 500 мм

Разрешение: 1 мм (изотропное)

- Результирующее TR для аналогичной ZTE-последовательности с использованием длительности блокирующего импульса 5 мкс составляет 1 мс.

- Максимальная требуемая амплитуда градиента составляет 14 мТл/м, а скорость нарастания градиента составляет 0,4 Тл/м/с.

- Углы Эрнста (дающие максимальную амплитуду сигнала) для кости и легких составляют 6,6 и 2,3 градуса, соответственно.

- Получение 3D-объемного скана при таких условиях может потребовать от 2 до 3 минут.

- Сравнение SAR для всего тела в зависимости от напряженности статического магнитного поля показано на графике с фиг. 5.

Предпочтительно работать на уровне непосредственно ниже контролируемого режима первого уровня SAR для всего тела, поскольку это не требует медицинского наблюдения за пациентом. Предел контролируемого режима первого уровня SAR для всего тела составляет 2 Вт/кг.

На фиг. 5 приведен график SAR для всего тела в зависимости от напряженности статического поля в результате параметров ZTE-скана, используемых в качестве заданных фиксированных параметров скана. Линия 504 представляет собой соотношение в случае скана легких, а линия 506 представляет собой соотношение для скана кости. Максимальная напряженность поля, которое реализует оба типа сканов в рамках 2 Вт/кг предела SAR для всего тела составляет 1,0 Тл. Как указано выше, SAR для всего тела в зависимости от B0 для оптимальных сканов кости и легких показан на фиг. 5.

Примеры могут обладать следующими преимуществами:

- Система МР-томографии, предназначенная для томографирования кости и легких, подходит для замены обычных рентгеновских приложений, при этом устраняя ионизирующее излучение.

- Значительное упрощение и, как следствие, снижение стоимости системы МР-томографии.

- Бесшумная работа.

- Один тип скана без необходимости выполнять какое-либо планирование, допуская использование просто одной нажимной кнопки.

Примеры могут обладать одним или более из следующих преимуществ:

1) Специально разработанная система МР-томографии оптимизирована для томографирования костей и/или легких и других клинических приложений, обычно выполняемых с помощью рентгеновских исследований.

2) В упомянутой системе МР-томографии используется магнит, который предпочтительно функционирует при напряженности статического магнитного поля 1,0 Тл.

3) упомянутый магнит может представлять собой магнит для всего тела или специальный магнит для конечностей.

4) В упомянутой системе используется неэкранированная градиентная катушка и по меньшей мере одна передающая и принимающая РЧ-катушка.

5) Упомянутая градиентная катушка запитана посредством усилителя градиента значительно меньшей мощности, чем при использовании в обычной системе МР-томографии.

6) В упомянутой системе необязательно используются локальные передающие/принимающие РЧ-матричные катушки.

7) В упомянутой системе используется практически бесшумный 3D-способ томографирования для томографирования ткани с компонентами короткого T2, аналогичными костной и легочной ткани.

8) Упомянутая система всегда работает ниже контролируемого режима первого уровня для SAR для всего тела.

9) В упомянутой системе предусмотрен запуск одной нажимной кнопкой.

10) В упомянутой системе оператор не должен планировать объем для томографирования.

11) В упомянутой системе используются исключительно не селективные по срезу блокирующие импульсы.

12) В конкретной конфигурации упомянутой системы может быть использована экранированная градиентная катушка.

При использовании последовательностей импульсов с ультракоротким временем эхо (UTE) или нулевым временем эхо (ZTE) возможен нежелательный протонный сигнал от материалов, используемых для изготовления системы магниторезонансной томографии. В следующих примерах и способах может быть предложено средство устранения или удаления этого сигнала с магниторезонансного изображения. Нежелательного протонного сигнала можно избежать в способах, при которых данные МР-томографии получают с ультракоротким или нулевым временем эхо. Обычно нежелательный протонный сигнал возникает от материалов опоры пациента и корпуса РЧ-катушек и компонентов, окружающих FOV пациента. Простое средство устранения этого нежелательного сигнала состоит в получении контрольного скана без присутствия пациента. Этот контрольный скан состоит только из нежелательного протонного сигнала. Впоследствии производится вычитание данных контрольного скана, или иным образом он учитывается при реконструкции изображения пациента, что дает конечное изображение без нежелательного протонного сигнала. Сущность способов UTE/ZTE состоит в том, что они в своей основе представляют собой 3D-сбор данных, который приводит к корректировке с использованием аналогичного 3D- контрольного скана.

Показано ZTE-томографирование человека. При томографировании с нулевым временем эхо (ZTE) используются только короткие РЧ-блокирующие импульсы вместе с непрерывной 3D траекторией в k-пространстве, что облегчается стратегией активации градиентов, при которой избегают как высоких скоростей нарастания градиента, а также больших перепадов амплитуды градиентов. ZTE-скан является практически бесшумным при эксплуатации, и он дает изображения с высоким разрешением с чрезвычайно коротким временем эхо, что особенно предпочтительно для томографирования как костной, так и легочной тканей. Практически бесшумный и обладающий коротким временем TE способ томографирования использует 3D радиальную траекторию в k-пространстве, что устраняет потребность в выборе по срезу либо в возбуждении среза вне центра. Действительно, за счет ограничения объема для томографирования обязательно 3D объемом со сбором данных обязательно вокруг изоцентра системы, устраняется необходимость использовать РЧ-импульсы, селективные по срезу и со смещением частоты. Это значительно упрощает функционирование и структуру РЧ-передающий подсистемы для подачи только коротких РЧ- блокирующих импульсов. Также устраняется необходимость получать предварительное изображение и планировать положения среза, посредством этого значительно упрощается порядок работы оператора.

Проблема с ZTE и аналогичными способами томографирования с ультракоротким временем эхо состоит в том, что они позволяют формировать изображения протонов в пластмассах, которые составляют опору (стол) пациента и механические детали РЧ-катушек. Обычно эти материалы и механические детали являются жесткими с предсказуемой и постоянной формой и размерами. Это обычно справедливо для опоры пациента, системной катушки для всего тела и нескольких локальных принимающих катушек.

Примеры могут предусматривать средство для получения полного охвата 3D-изображения с тем же самым разрешением, FOV и контрастом, что и в предполагаемых клинических сканах, но без пациента на месте для исследования. Это может быть осуществлено при монтаже и время от времени между исследованиями пациентов. Этот калибровочный скан для протонов записывается и используется при реконструкции клинического изображения. В самом простом случае производится вычитание данных сложного калибровочного изображения из данных сложного изображения клинического скана, чтобы получить клинический скан без нежелательного сигнала протонов.

Возможны другие способы реконструкции, однако сущность настоящего изобретения состоит в получении и использовании предварительной информации о распределении и концентрации нежелательного сигнала протонов.

МЕТОД ТОМОГРАФИРОВАНИЯ:

ZTE-способ томографирования отличается использованием коротких блокирующих РЧ-импульсов и 3D радиальной траектории в k-пространстве, в которой нет больших перепадов градиентов, тем самым, сбор данных становится практически бесшумным (см. фиг. 4). ZTE-способ недавно продемонстрировал способность томографирования для всего тела с охватом большого 3D объема со временем сканирования порядка нескольких минут. Аналогично всем способам томографирования с ультракоротким временем эхо ZTE-способ также позволяет генерировать и измерять нежелательный сигнал протонов от любого окружающего материала, аналогичного корпусам РЧ-катушек и компонентам.

Процедура калибровки по настоящему изобретению выполняется без пациента. Кроме того, имеется нужный сигнал протонов от пациента, дополнительный нежелательный сигнал от компонентов и структур РЧ-катушки и опоры пациента.

Контрольные калибровочные данные для протонов получают без пациента. Это может быть выполнено в промежутке между пациентами, когда система обычно находится в состоянии простоя, или на периодической основе в зависимости от стабильности системы. Корректировка данных фактического клинического изображения выполняется путем вычитания или посредством любого другого способа, в котором используется знание местоположения и интенсивности нежелательного сигнала протонов.

Дополнительное усовершенствование процедуры калибровки состоит в получении калибровочного скана протонов с различными углами переворота и временем TR, тем самым, позволяя сконструировать модель контраста для калибровочных данных протонов, которая может быть использована для оптимизации этапа корректировки в случае использования другого угла переворота для клинического сбора данных.

Примеры могут обладать одним или более из следующих преимуществ:

1) Процедура калибровки протонов для методов ZTE/UTE томографирования, которая облегчает устранение нежелательного сигнала протонов от окружающих структур.

2) Упомянутая процедура калибровки позволяет получить данные по способу, аналогичному клиническому протоколу, но без пациента.

3) Упомянутая процедура калибровки выполняется на периодической основе.

4) В альтернативном варианте процедурой калибровки протонов, которая позволяет количественно оценить свойства релаксации магнитного резонанса для материала, окружающего пациента, и сопоставить эти свойства с моделью контраста, которая затем используется для генерирования комплексных данных калибровки, можно управлять для оптимизации подавления артефактов от нежелательных источников протонов на клинических изображениях.

5) Процедура калибровки, которая может быть выполнена до или после того, как пациент покинул стол пациента.

6) Процедура калибровки, которая также позволяет устранить нежелательный сигнал, который сворачивается в представляющей интерес FOV.

Хотя настоящее изобретение показано и описано подробно на чертежах и предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными, не подразумевающими ограничения; настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами изобретения.

Другие вариации описанных вариантов осуществления могут быть поняты и реализованы специалистами в этой области при практическом осуществлении настоящего изобретения, по изучению чертежей, описания и заявленной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а указание элементов в единственном числе число не исключает множественного числа. Одиночный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких позиций, упомянутых в формуле изобретения. Простой факт, что некоторые количественные величины упомянуты во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не указывает, что комбинация этих величин не может быть использована для достижения преимущества. Компьютерная программа может быть записана/распределена на подходящем носителе, таком как оптическое запоминающее устройство или твердотельный носитель, поставляемый совместно или как часть другого аппаратного обеспечения, но также может быть распределена в другой форме, такой как сеть Internet или другие проводные или беспроводные системы телекоммуникации. Никакие справочные обозначения не следует рассматривать, как ограничивающие объем изобретения.

СПИСОК НОМЕРОВ ВЫНОСОК

100 – система магниторезонансной томографии

104 - магнит

106 – канал магнита

108 – зона томографирования

110 – градиентные катушки магнитного поля

112 – источник питания градиентных катушек магнитного поля

114 - радиочастотная катушка

116 - приемопередатчик

118 – объект исследования

120 - опора объект исследования

126 - вычислительная система

128 - аппаратный интерфейс

130 - процессор

132 - пользовательский интерфейс

136 - запоминающее устройство вычислительной машины

138 - память вычислительной машины

140 - последовательность импульсов

142 - данные магнитного резонанса

150 - последовательность импульсов (с нулевым временем эхо)

152 - данные магниторезонансной томографии

154 - калибровочные данные магнитного резонанса

156 - данные трехмерных изображений

158 - калибровочное изображение

160 - модуль управления

162 - модуль реконструкции изображений

164 - модуль обработки изображений

170 - устройство отображения

172 – дисплей

174 - элемент управления

176 - средство выбора

178 - средство выбора

180 - представление трехмерного изображения

400 - величина градиента

402 - время сбора данных

404 - блокирующий РЧ-импульс

406 - TR время повторения

408 - время кодирования

410 - время регулировки градиентов

500 - Статическое магнитное поле (B0), Тл

502 - SAR всего тела, Вт/кг

504 - Легочная ткань

506 - Костная ткань

Изобретение относится к магниторезонансной томографии. Система магниторезонансной томографии содержит магнит для генерирования основного магнитного поля с зоной томографирования и систему градиентных катушек. Система градиентных катушек содержит набор неэкранированных градиентных катушек, выполненных с возможностью генерирования градиентного магнитного поля. Система магниторезонансной томографии дополнительно содержит процессор для управления системой магниторезонансной томографии. Исполнение инструкций, сохраненных в памяти, заставляет процессор получать данные магниторезонансной томографии от объема в пределах зоны томографирования с использованием данных последовательностей импульсов с нулевым временем эхо; реконструировать трехмерное изображение с использованием данных магниторезонансной томографии; и представлять по меньшей мере участок трехмерного изображения на дисплее. Технический результат – получение изображений с высоким разрешением. 9 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Система (100) магниторезонансной томографии, содержащая:

- магнит (104) для генерирования основного магнитного поля с зоной (110) томографирования,

- систему (110, 112) градиентных катушек для генерирования градиентного магнитного поля в пределах зоны томографирования, причем система градиентных катушек содержит набор неэкранированных градиентных катушек (110), выполненных с возможностью генерирования градиентного магнитного поля;

- память (134, 136) для хранения исполняемых машиной инструкций (160, 162, 164) и данных (150) последовательностей импульсов, причем данные последовательностей импульсов являются описательными в способе магниторезонансной томографии с нулевым временем эхо;

- пользовательский интерфейс (172) с одиночным элементом (174) управления, выполненным с возможность запускать сбор данных магнитного резонанса;

- процессор (130) для управления системой магниторезонансной томографии, причем исполнение инструкций заставляет процессор:

- получать (200, 304) данные (152) магниторезонансной томографии от объема (109) в пределах зоны томографирования с использованием данных последовательности импульсов с нулевым временем эхо;

- реконструировать (202, 306) трехмерное изображение (156) с использованием данных магниторезонансной томографии; и

- представлять (204, 310) по меньшей мере участок трехмерного изображения на дисплее,

- причем участок трехмерного изображения представляется посредством проецирования трехмерного изображения на по меньшей мере одну двухмерную плоскость (180), и

- причем исполнение инструкции дополнительно заставляет процессор:

- получать (300) калибровочные данные (154) магнитного резонанса от объема в пределах зоны томографирования с использованием последовательности импульсов с нулевым временем эхо, причем система магниторезонансной томографии выполнена с возможностью получения калибровочных данных магнитного резонанса без объекта исследования в зоне томографирования;

- реконструировать (302) калибровочное изображение с использованием калибровочных данных магнитного резонанса; и

- производить вычитание или свертку (308) калибровочного изображения (158) по трехмерному изображению перед представлением по меньшей мере участка трехмерного изображения на дисплее.

2. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем пользовательский интерфейс дополнительно содержит средство (176) выбора области сканирования, чтобы регулировать градиентное магнитное поле для уменьшения или увеличения объема.

3. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем процессор выполнен с возможностью получения калибровочных данных магнитного резонанса до или после получения данных магниторезонансной томографии.

4. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем магнит выполнен с возможностью удержания грудного отдела объекта исследования в зоне томографирования.

5. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем магнит выполнен с возможностью удержания участка конечности в пределах зоны томографирования.

6. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем магнит представляет собой цилиндрический магнит с каналом, причем канал имеет диаметр менее чем или равный 25 см или имеет диаметр менее чем или равный 15 см.

7. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем система градиентных катушек содержит источник питания градиентных катушек для подачи тока на набор неэкранированных градиентных катушек, причем скорость нарастания градиента неэкранированных градиентных катушек составляет менее чем 10 Тл/м/с или менее чем 1 Тл/м/с и причем требования по электропитанию источника питания градиентных катушек составляют менее чем 10 кВА или менее чем 5 кВА.

8. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем магнит выполнен с возможностью генерирования основного магнитного поля в зоне томографирования с напряженностью поля менее чем или равной любому из следующего: 0,5 тесла, 1 тесла и 1,5 тесла.

9. Система магниторезонансной томографии по п. 1, причем пользовательский интерфейс выполнен с возможностью выбора среза трехмерного изображения для представления на дисплее.

10. Система магниторезонансной томографии по любому из предшествующих пунктов, причем данные последовательности импульсов с нулевым временем эхо заставляют процессор:

- генерировать серию постоянных градиентных магнитных полей с помощью системы градиентных катушек для радиального нецентрированного кодирования k-пространства;

- генерировать блокирующий радиочастотный импульс, соответствующий каждому из серии постоянных градиентных магнитных полей; и

- измерять часть данных магниторезонансной томографии после блокирующего радиочастотного импульса.