МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД ПАЛЬЦЕВЫХ ОТПЕЧАТКОВ Российский патент 2019 года по МПК G01R33/46 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к магнитно-резонансной визуализации, в частности, к методикам для выполнения магнитно-резонансного метода пальцевых отпечатков.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Магнитно-резонансный (MR) метод пальцевых отпечатков ("фингерпринт-метод") - это новая методика, в которой множество радиочастотных импульсов (RF импульсов), распределенных во времени, применяются так, что они заставляют сигналы от различных материалов или тканей давать уникальный вклад в измеряемый MR сигнал. Ограниченный по содержанию справочник предварительно рассчитанных вкладов в сигнал от набора, или фиксированного числа веществ, сравнивается с измеренными MR сигналами, и в пределах отдельного элемента объема может быть определен состав. Например, если известно, что элемент объема содержит только воду, жир, и мускульную ткань, то необходимо рассматривать только вклад от этих трех материалов, и только несколько RF импульсов необходимы для точного определения состава элемента объема.

Магнитно-резонансная методика "пальцевых отпечатков" была введена в журнальной статье D.Ma и др., "Магнитно-резонансный метод пальцевых отпечатков", Nature, Vol.495, pp.187-193, doi:10.1038/nature11971. Магнитная методика пальцевых отпечатков также описана в патентных заявках США US 2013/0271132 A1 и US 2013/0265047 A1.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение предоставляет систему магнитно-резонансной визуализации, компьютерный программный продукт и способ в независимых пунктах формулы. Варианты реализации приводятся в зависимых пунктах формулы.

Статья D.Ma и др. в Nature вводит основную идею магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков и терминологию, используемую для описания этой методики, например, термин "справочник", который упоминается здесь как "справочник предварительных расчетов магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков", "справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков" и просто "справочник".

Как будет ясно специалисту в данной области техники, объекты настоящего изобретения могут быть воплощены как устройство, способ или как компьютерный программный продукт. Соответственно, объекты настоящего изобретения могут принять форму варианта реализации полностью аппаратных средств, полностью программного варианта реализации (включая встроенное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микропрограмму, и т.д.), или варианта реализации, объединяющего объекты программного обеспечения и оборудования, которые все в целом могут обозначаться здесь как "схема", "модуль" или "система". Кроме того, объекты настоящего изобретения могут принять форму продукта компьютерной программы, воплощенного в одной или нескольких компьютерных читаемых средах, имеющих в себе выполняемый компьютером код.

Любая комбинация одной или нескольких компьютерных читаемых сред может быть использована. Компьютерная читаемая среда может быть компьютерной читаемой сигнальной средой или читаемым компьютером носителем данных. "Читаемый компьютером носитель данных", как подразумевается здесь, предполагает любой материальный носитель данных, который может хранить команды, выполняемые процессором вычислительного устройства. Читаемый компьютером носитель данных может означать читаемый компьютером энергонезависимый носитель данных. Читаемый компьютером носитель данных может также означать материальную компьютерную читаемую среду. В некоторых вариантах реализации, читаемый компьютером носитель данных может также иметь возможность хранить данные, доступные для процессора вычислительного устройства. Примеры читаемых компьютером носителей данных включают в себя, но без ограничения: гибкий диск, магнитный жесткий диск, жесткий твердотельный диск, флэш-память, USB флэш-накопитель, оперативную память (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), оптический диск, магнитооптический диск, и файл регистров процессора. Примеры оптических дисков включают в себя Компакт-диски (CD) и Цифровые Универсальные Диски (DVD), например CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RW, или диски DVD-R. Термин "читаемый носитель данных компьютера" также относится к различному типу записывающих носителей, имеющих возможность доступа компьютерным устройством через сеть или через канал связи. Например, данные могут быть извлечены по модему, по Интернету, или по локальной сети. Выполняемый компьютером код, воплощенный на компьютерной читаемой среде, может быть передан с использованием любой соответствующей среды, включая, но без ограничения, беспроводную связь, проводную линию, оптический волоконный кабель, RF, и т.д., или любую подходящую комбинацию вышеупомянутого.

Компьютерная читаемая сигнальная среда может включать в себя распространяющийся сигнал данных с выполняемым компьютером кодом, реализованным в ней, например, в полосе немодулированных частот, или как часть несущей частоты сигнала. Такой распространяющийся сигнал может иметь разнообразные формы, включая в себя, но без ограничения, электромагнитный сигнал, оптический сигнал, или любую подходящую их комбинацию. Читаемая компьютером сигнальная среда может быть любой компьютерной читаемой средой, которая не является компьютерным читаемым носителем данных, и которая может связывать, распространять, или транспортировать программу для использования им, или в соединении с системой выполнения команды, устройством, или аппаратом.

"Компьютерная память" или "память" - это пример читаемого компьютером носителя данных. Компьютерная память - это любая память, которая является непосредственно доступной для процессора. "Компьютерное запоминающее устройство" или "запоминающее устройство" - это дополнительный пример читаемого компьютером носителя данных. Компьютерное запоминающее устройство - это любой энергонезависимый читаемый компьютером носитель данных. В некоторых вариантах реализации компьютерное запоминающее устройство также может быть компьютерной памятью, или наоборот.

"Процессор", как подразумевается здесь, представляет собой электронный компонент, который имеет возможность выполнять программу или машинно-выполнимую команду или выполняемый компьютером код. Упоминание вычислительного устройства, содержащего "процессор", следует понимать как устройство, возможно содержащее больше чем один процессор или ядро процессора. Процессор может, например, быть многоядерным процессором. Процессор также может быть набором процессоров в пределах отдельной компьютерной системы или может быть распределенным среди множественных компьютерных систем. Термин «вычислительное устройство» должен также интерпретироваться как возможность набора, или сети вычислительных устройств, каждое из которых содержит процессор или процессоры. Выполняемый компьютером код может выполняться множественными процессорами, которые могут находиться в пределах одного и того же вычислительного устройства или которые даже могут быть распределены по множественным вычислительным устройствам.

Выполняемый компьютером код может содержать машинно-выполнимые команды, или программу, которая заставляет процессор осуществлять объект настоящего изобретения. Выполняемый компьютером код для выполнения операций для объектов настоящего изобретения может быть написан в любой комбинации одного или нескольких языков программирования, включая объектно-ориентированный язык программирования, такой как Java, Smalltalk, C++, или подобные, и обычные процедурные языки программирования, такие как язык программирования "C", или подобные языки программирования, и компилированные в машинно-выполнимые команды. В некоторых случаях выполняемый компьютером код может быть в форме языка высокого уровня или в предварительно компилированной форме, и может использоваться вместе с интерпретатором, который оперативно создает машинно-выполнимые команды.

Выполняемый компьютером код может выполняться полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, как автономный пакет программ, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере, или полностью на удаленном компьютере или сервере. В последнем сценарии, удаленный компьютер может быть связан с компьютером пользователя через сеть любого типа, включая локальную сеть (LAN) или глобальную сеть (WAN), или может быть выполнено соединение с внешним компьютером (например, через Интернет, используя Провайдер Услуг Интернета).

Объекты настоящего изобретения описаны в связи с блок-схемами последовательности операций и/или блок-схемами способов, аппаратов (систем) и в связи с компьютерными программными продуктами в соответствии с вариантами реализации изобретения. Следует понимать, что каждый блок, или участок блоков блок-схемы последовательности операций, иллюстраций, и/или блок-схем, может быть осуществлен командами компьютерной программы в форме выполняемого компьютером кода, когда это возможно. Кроме того, следует понимать, что если нет взаимоисключений, то комбинации блоков в различных блок-схемах, иллюстрациях, и/или блок-схемах могут быть объединены. Эти команды компьютерной программы могут быть предоставлены на процессор универсального компьютера, процессор специального компьютера, или другое программируемое устройство обработки данных для производства машинного кода, так, что команды, которые выполняются процессором компьютера или другим программируемым устройством обработки данных, создают средство для осуществления функций/действий, задаваемых в блоке или блоках блок-схемы последовательности операций и/или блок-схемы.

Эти команды компьютерной программы также могут быть сохранены в компьютерной читаемой среде, которая может направлять компьютер, другое программируемое устройство обработки данных, или другие устройства для функционирования специальным образом так, чтобы команды, сохраняемые в компьютерной читаемой среде, производили продукт, включая команды, которые осуществляют функцию/действие, задаваемые в блоке или блоках блок-схемы последовательности операций и/или блок-схемы.

Команды компьютерной программы могут также быть загружены на компьютер, другое программируемое устройство обработки данных, или другие устройства, чтобы стимулировать ряд операционных этапов, выполняемых на компьютере, другом программируемом устройстве или на других устройствах, для производства осуществляемого компьютером процесса, так, чтобы команды, которые выполняются на компьютере или другом программируемом устройстве, обеспечивали процессы для осуществления функций/действий, задаваемых в блоке или блоках блок-схемы последовательности операций и/или блок-схемы.

"Пользовательский интерфейс", как подразумевается здесь, - это интерфейс, который позволяет пользователю, или оператору, взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. "Пользовательский интерфейс" может также обозначаться как "человеко-машинный интерфейс". Пользовательский интерфейс может предоставить информацию или данные оператору и/или принимать информацию или данные от оператора. Пользовательский интерфейс может дать возможность принять компьютером вводимые оператором данные и может обеспечить вывод данных пользователю от компьютера. Иначе говоря, пользовательский интерфейс может позволить оператору управлять или манипулировать компьютером, и интерфейс может позволить компьютеру указывать на эффекты от управления или манипуляции оператором. Отображение данных или информации на дисплее или на графическом пользовательском интерфейсе - это пример предоставления информации оператору. Прием данных через клавиатуру, мышь, координатный шар, сенсорную панель, координатную ручку, графический планшет, джойстик, геймпад, вебкамеру, наушники, педали, проводную перчатку, дистанционное управление, и акселерометр - это все примеры компонентов пользовательского интерфейса, которые позволяют принимать информацию или данные от оператора.

"Интерфейс аппаратных средств", как подразумевается здесь, предполагает интерфейс, который дает возможность процессору компьютерной системы взаимодействовать и/или управлять внешним вычислительным устройством и/или аппаратом. Интерфейс аппаратных средств может позволить процессору посылать сигналы управления или команды на внешнее вычислительное устройство и/или аппарат. Интерфейс аппаратных средств может также дать возможность процессору обмениваться данными с внешним вычислительным устройством и/или аппаратом. Примеры интерфейса аппаратных средств включают в себя, но без ограничения: универсальную последовательную шину, IEEE 1394 порт, параллельный порт, порт IEEE 1284, последовательный порт, порт RS 232, порт IEEE 488, подключение Bluetooth, Беспроводное подключение по локальной сети, подключение TCP/IP, подключение Ethernet, интерфейс управления напряжением, интерфейс MIDI, аналоговый входной интерфейс, и цифровой входной интерфейс.

"Дисплей", или "устройство отображения", как подразумевается здесь, предполагает устройство вывода или пользовательский интерфейс, приспособленный для отображения изображений или данных. Дисплей может выводить визуальные, звуковые, и/или осязательные данные. Примеры дисплея включают в себя, но без ограничения: компьютерный монитор, телевизионный экран, сенсорный экран, осязательный электронный дисплей, экран для слепых.

Электронно-лучевая трубка (CRT), Запоминающая трубка, Бистабильный дисплей, Электронная бумага, Векторный дисплей, Индикаторная панель, Вакуумный флуоресцентный дисплей (VF), Светоизлучающие диодные (LED) дисплеи, Электролюминесцентный дисплей (ELD), Плазменные дисплейные панели (PDP), Жидкокристаллический дисплей (LCD), Органические светоизлучающие диодные дисплеи (OLED), проектор, и дисплей-шлем.

Магнитно-Резонансные (MR) данные понимаются здесь как являющиеся зарегистрированными измерениями радиочастотных сигналов, испускаемых атомными спинами, используя антенну Магнитно-Резонансного устройства во время магнитно-резонансного визуализирующего сканирования. Магнитно-резонансные данные - это пример данных медицинской визуализации. Изображение Магнитно-Резонансной Визуализации (MRI) понимается здесь как восстановление двух- или трехмерной визуализации анатомических данных, содержащихся в пределах данных магнитно-резонансной визуализации. Эта визуализация может быть выполнена с использованием компьютера.

В одном объекте изобретение предоставляет систему магнитно-резонансной визуализации для получения магнитно-резонансных данных от пациента в пределах зоны измерения. Магнитно-резонансная система содержит память для хранения машинно-выполнимых команд. Память дополнительно хранит команды последовательности импульсов. Команды последовательности импульсов содержат команды, которые используются для предоставления так называемой последовательности импульсов. Последовательность импульсов, как подразумевается здесь, предполагает ряд команд, или команд управления, которые заставляют систему магнитно-резонансной визуализации выполнять магнитно-резонансную методику. Команды последовательности импульсов содержат ряд повторений последовательности импульсов. Каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения. Каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс, выбранный из распределения радиочастотных импульсов. Распределение радиочастотных импульсов может быть использовано для стимуляции спинов магнитного резонанса поворачиваться до распределения различных углов поворота спинов. Различные радиочастотные импульсы, например, могут использовать различную амплитуду, длительность или форму, чтобы заставить определенный магнитный спин повернуться на определенный или отличающийся угол поворота спина. Различные радиочастотные импульсы могут давать различный эффект для магнитных спинов различных типов и заставлять их поворачиваться с различными распределениями углов поворота спинов.

Каждое повторение последовательности импульсов дополнительно содержит событие осуществления выборки, когда магнитно-резонансный сигнал подвергается выборке с заданной длительностью в момент времени осуществления выборки перед концом повторения последовательности импульсов. Время осуществления выборки выбирается из распределения времен осуществления выборки. Магнитно-резонансные данные получаются во время события осуществления выборки. Каждое повторение последовательности импульсов для команд последовательности импульсов содержит первый 180°-ый радиочастотный импульс, предоставляемый в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки, для переориентации магнитно-резонансного сигнала. Каждое повторение последовательности импульсов для команд последовательности импульсов содержит второй 180°-ый радиочастотный импульс, предоставляемый во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульса.

Преимущество использования двух 180°-ых радиочастотных импульсов может заключаться в том, что это может уменьшить эффект неоднородностей магнитного поля, используемого в зоне измерения.

Магнитно-резонансная система дополнительно содержит процессор для управления магнитно-резонансной системой. Выполнение машинно-выполнимых команд заставляет процессор получать магнитно-резонансные данные, управляя магнитно-резонансной системой командами последовательности импульсов. Выполнение машинно-выполнимых команд дополнительно заставляет процессор вычислять содержание каждого набора заданных веществ, сравнивая магнитно-резонансные данные со справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков. Справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков содержит листинг вычисленных магнитно-резонансных сигналов в ответ на выполнение команд последовательности импульсов для ряда заданных веществ.

Когда команды последовательности импульсов выполняются, повторения последовательности импульсов выполняются один за другим. Это приводит к получению данных для каждого повторения последовательности импульсов в течение времени осуществления выборки. Справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков содержит ожидаемый магнитно-резонансный сигнал для конкретного вещества. Фактически измеряемый магнитно-резонансный сигнал во всех моментах времени осуществления выборки - это комбинация магнитно-резонансных сигналов от различных веществ. В магнитно-резонансной методике пальцевых отпечатков рассматривается возможный состав различных веществ. Возможный пальцевой отпечаток для каждого из веществ сравнивается с фактическим измеренным веществом, и состав вещества может быть восстановлен с использованием магнитно-резонансного справочника пальцевых отпечатков.

В целом, магнитно-резонансная методика "пальцевых отпечатков" может быть использована для определения состава пациента с уменьшенным количеством данных или уменьшенным количеством получаемых магнитно-резонансных данных. Это может сделать методику более быстрой, нежели обычные магнитно-резонансные методики. Использование двух 180°-ых радиочастотных импульсов делает методику более точной, и может сократить количество необходимых получаемых данных. Обычно, когда вычисляется справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, необходимо учитывать неоднородности магнитного поля. Если размер элемента объема мал по сравнению с пространственными вариациями поля, справочник, включающий в себя вычисленные отклики сигнала для большого числа различных магнитных полей, может обеспечить достаточно хорошее соответствие. Больший размер элемента объема может привести к отпечатку пальца, по существу размытому для каждого набора заданных веществ. Использование двух 180°-ых радиочастотных импульсов может упростить вычисление магнитно-резонансного справочника пальцевых отпечатков, и может сделать результаты более точными.

В другом варианте реализации, команды последовательности импульсов заставляют систему магнитно-резонансной визуализации получать магнитно-резонансные данные в соответствии с магнитно-резонансной методикой пальцевых отпечатков.

Команды последовательности импульсов могут содержать команды для выполнения измерения магнитно-резонансных данных при варьирующихся временах повторения, варьирующихся углах поворота спинов и варьирующихся временах измерения на повторение импульсов. Это может предоставить полезное распределение времен повторения импульсов, что обеспечивает хорошее осуществление выборки и позволяет согласовать различные компоненты с магнитно-резонансным справочником пальцевых отпечатков.

Последовательность RF импульсов (углы поворота спинов), времена повторения и т.д., могут быть случайными или псевдослучайными. В псевдослучайной последовательности RF импульсов, или RF импульсов, выбранных из распределения возможных RF импульсов, последовательность RF импульсов может быть выбрана так, что она максимизирует степень ее кодирования для достижения наибольшего различия между потенциалом MR откликов для различных объектов. Суть дела заключается в том, что последовательность импульсов содержит диапазон времен повторения и диапазон углов поворота спинов вместо единственных значений. Это может быть выбрано так, что получающиеся магнитно-резонансные сигналы различаются для различных тканей и напоминают пальцевые отпечатки.

Осуществление выборки в k-пространстве может быть различным. Например, однородное осуществление выборки k-пространства в одном измерении, неоднородное осуществление выборки k-пространства в одном измерении, и случайное осуществление выборки k-пространства в одном измерении. Используя выбор одномерного среза, такой как выбор z-среза, и выборку без x- и y- градиентов (то есть, один целый z-срез единовременно), можно утверждать, что только в единственной точке в k-пространстве (исходная точка) произведена выборка. Можно использовать z-градиент не для выбора среза, а для осуществления выборки в k-пространстве в z-направлении, снова без x- и y- градиентов. В этом случае, k-пространство будет одномерным, и выборка может быть выполнена с использованием однородного или неоднородного распределения точек в k-пространстве. В другом варианте реализации, последовательность импульсов содержит ряд повторений импульсов. Каждое повторение импульса для ряда повторений импульсов имеет случайное распределение, предварительно выбранную длительность из распределения длительностей, или псевдослучайную длительность. Предварительно выбранная длительность может быть выбрана из распределения так, что получающийся ряд RF импульсов окажется случайным или псевдослучайным, но может быть и выбор для оптимизации других свойств. Например, как уже упомянуто выше, RF импульсы могут быть выбраны так, что они максимизируют степень кодирования последовательности для достижения наибольшего различия между потенциалом MR откликов для различных объектов.

В другом варианте реализации, магнитно-резонансная система - это ЯМР спектрометр.

В другом варианте реализации, магнитно-резонансная система - это система магнитно-резонансной визуализации.

В другом варианте реализации, зона измерения - это зона визуализации.

В другом варианте реализации, система магнитно-резонансной визуализации дополнительно содержит магнит для создания магнитного поля в пределах зоны визуализации. Система магнитно-резонансной визуализации дополнительно содержит систему градиента магнитного поля для создания градиентного магнитного поля в пределах зоны визуализации для пространственного кодирования магнитно-резонансных данных. Главное магнитное поле часто также обозначается как магнитное поле B0. Команды последовательности импульсов дополнительно содержат команды для управления системой градиента магнитного поля для выполнения пространственного кодирования магнитно-резонансных данных во время получения магнитно-резонансных данных. Пространственное кодирование делит магнитно-резонансные данные на отдельные элементы объема. Этот вариант реализации может быть преимущественным, поскольку он может обеспечить средство для более быстрого определения образующегося пространственного состава пациента.

В другом варианте реализации, магнитно-резонансная система дополнительно содержит магнит для создания главного магнитного поля в пределах зоны измерения.

В другом выполнении варианта реализации, машинно-выполнимые команды дополнительно заставляют процессор вычислять справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, моделируя каждое из заданных веществ, как один спин, с уравнениями Блоха для каждого из отдельных элементов объема. Например, в каждом из отдельных элементов объема гипотетический спин может быть смоделирован, используя уравнения Блоха и моделирование магнитно-резонансной системы, используя команды последовательности импульсов. Вычисленные магнитно-резонансные данные в каждом из времен осуществления выборки являются тогда справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков для конкретного типа спина, который был смоделирован. Это функционировало бы особенно хорошо для случая, когда зона измерения разделена только на единственный элемент объема. Это также применимо к случаю, когда нет градиентного магнитного поля для пространственного кодирования. Например, магнитно-резонансная система может быть так называемой системой ЯМР для выполнения химического анализа образца.

В другом варианте реализации, способ дополнительно содержит вычисление справочника магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, моделируя каждое из заданных веществ, между значениями спинов 5 и 1, уравнением Блоха для каждого из отдельных элементов объема.

В другом варианте реализации способ дополнительно содержит вычисление справочника магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, моделируя каждое из заданных веществ уравнением Блоха, для каждого из отдельных элементов объема.

В другом варианте реализации, пространственное кодирование одномерно. Отдельные элементы объема - это набор отдельных срезов. Способ дополнительно содержит этап деления магнитно-резонансных данных на набор срезов. Содержание каждого набора заданных срезов вычисляется в пределах каждого набора срезов, сравнивая магнитно-резонансный справочник для каждого набора срезов со справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков.

В другом варианте реализации, пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства градиентного магнитного поля только в одном заданном направлении во время представления последовательности импульсов. Это может привести к тому, что магнитно-резонансные данные будут закодированным только в одном направлении срез за срезом. Затем, это может быть использовано для изготовления так называемой магнитно-резонансной карты пальцевых отпечатков. В магнитно-резонансной карте пальцевых отпечатков, содержание каждого набора заданных веществ вычисляется вдоль одномерного расширения.

В другом варианте реализации, пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства одномерного считываемого градиента, по меньшей мере, частично во время осуществления выборки. Это, например, может быть использовано для создания распределения каждого из веществ вдоль измерения как функция положения. Это также может быть использовано для создания магнитно-резонансной карты пальцевых отпечатков.

В другом варианте реализации, пространственное кодирование является трехмерным. Пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства трехмерного градиента, по меньшей мере, частично во время осуществления выборки. Это может быть преимущественным, поскольку трехмерное распределение каждого из заданных веществ может быть определено для пациента с возможностью пространственного разрешения.

В другом варианте реализации, пространственное кодирование выполняется как мульти-срезовое кодирование. Пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства градиента с выбором среза во время действия радиочастотного импульса. Пространственное кодирование может быть дополнительно выполнено посредством управления системой градиента магнитного поля для производства фазы или градиента с выбором среза во время первого 180°-го радиочастотного импульса. Пространственное кодирование дополнительно выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства градиентов считывания во время осуществления выборки.

В другом варианте реализации, пространственное кодирование выполняется как не-Декартово пространственное кодирование. Пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства считываемого градиента во время события осуществления выборки, при котором осуществляется выборка k-пространства в не-Декартовом порядке.

В другом варианте реализации, вычисление содержания каждого из заданных типов ткани в пределах каждого из отдельных элементов объема, сравнивая магнитно-резонансные данные для каждого из отдельных элементов объема с предварительно вычисленным справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, выполняется следующими этапами. Первый - выражение каждого магнитно-резонансного сигнала магнитно-резонансных данных как линейную комбинацию сигнала от каждого набора заданных веществ. Следующий этап заключается в определении содержания каждого набора заданных веществ, решая линейную комбинацию с использованием методики минимизации.

В другом варианте реализации, метод наименьших квадратов может быть изменен так, что отрицательные значения конкретного вещества отклоняются.

В другом варианте реализации, выполнение команд дополнительно заставляет процессор повторять измерение магнитно-резонансных данных, по меньшей мере, одного фантома калибровки. По меньшей мере, один фантом калибровки содержит известный объем, по меньшей мере, одного из набора заданных веществ.

При использовании с системой, которая измеряет магнитно-резонансные данные вдоль одного измерения, каждый из фантомов калибровки может иметь ось калибровки. В этом случае, по меньшей мере, один фантом калибровки содержит известный объем, по меньшей мере, одного из набора заданных веществ, когда ось калибровки ориентирована по заданному направлению. В других случаях, например, когда фантом калибровки используется в системе, где выполняется трехмерное или двумерное отображение, заданные вещества могут быть распределены однородно с известной концентрацией в пределах фантома калибровки.

В другом объекте изобретение предоставляет компьютерный программный продукт, содержащий машинно-выполнимые команды и команды последовательности импульсов для выполнения процессором, управляющим магнитно-резонансной системой. Магнитно-резонансная система может быть использована для получения магнитно-резонансных данных от пациента в пределах зоны измерения. Команды последовательности импульсов заставляют магнитно-резонансную систему получать магнитно-резонансные данные в соответствии с магнитно-резонансной методикой пальцевых отпечатков. Команды последовательности импульсов содержат ряд повторений последовательности импульсов. Каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения. Каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс, выбранный из распределения радиочастотных импульсов.

Распределение радиочастотных импульсов заставляет магнитные спины поворачиваться до распределения углов поворота спинов. Каждое повторение последовательности импульсов содержит событие осуществления выборки, когда магнитно-резонансный сигнал подвергается выборке для заданной длительности времени осуществления выборки перед концом повторения последовательности импульсов. Время осуществления выборки выбирается из распределения времен осуществления выборки. Магнитно-резонансные данные получаются во время события осуществления выборки. Каждое повторение последовательности импульсов для команд последовательности импульсов содержит первый 180°-ый радиочастотный импульс, предоставляемый в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки для переориентации магнитно-резонансного сигнала. Каждое повторение последовательности импульсов команд последовательности импульсов содержит второй 180°-ый радиочастотный импульс, предоставляемый во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульса.

Выполнение машинно-выполнимых команд заставляет процессор получать магнитно-резонансные данные, управляя магнитно-резонансной системой с использованием команд последовательности импульсов, или командами последовательности импульсов. Выполнение машинно-выполнимых команд дополнительно заставляет процессор вычислять содержание каждого набора заданных веществ, сравнивая магнитно-резонансные данные со справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков. Справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков содержит листинг вычисленных магнитно-резонансных сигналов в ответ на выполнение команд последовательности импульсов для ряда заданных веществ.

В другом объекте, изобретение предоставляет способ управления магнитно-резонансной системой для получения магнитно-резонансных данных от пациента в пределах зоны измерения. Магнитно-резонансная система содержит память для хранения команды последовательности импульсов. Команды последовательности импульсов заставляют магнитно-резонансную систему получать магнитно-резонансные данные в соответствии с магнитно-резонансной методикой пальцевых отпечатков. Команды последовательности импульсов содержат ряд повторений последовательности импульсов. Каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения. Каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс, выбранный из распределения радиочастотных импульсов.

Распределение радиочастотных импульсов заставляет магнитные спины поворачиваться до распределения углов поворота спинов. Каждое повторение последовательности импульсов содержит событие осуществления выборки, когда магнитно-резонансный сигнал подвергается выборке для заданной длительности времени осуществления выборки перед концом повторения последовательности импульсов. Время осуществления выборки выбирается из распределения времен осуществления выборки. Магнитно-резонансные данные получаются во время события осуществления выборки. Каждое повторение последовательности импульсов для команд последовательности импульсов содержит первый 180°-ый радиочастотный импульс, представляемый в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки для переориентации магнитно-резонансного сигнала. Каждое повторение последовательности импульсов для команд последовательности импульсов содержит второй 180°-ый радиочастотный импульс, представляемый во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульса.

Способ содержит этап получения магнитно-резонансных данных, управляя системой магнитно-резонансной визуализации командами последовательности импульсов. Способ дополнительно содержит этап вычисления содержания каждого набора заданных веществ, сравнивая магнитно-резонансные данные со справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков. Справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков содержит листинг вычисленных магнитно-резонансных сигналов в ответ на выполнение команд последовательности импульсов для ряда заданных веществ.

Следует понимать, что один или несколько вышеупомянутых вариантов реализации изобретения могут быть объединены, если только объединенные варианты реализации не являются взаимоисключающими.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже, предпочтительные варианты реализации изобретения описываются только посредством примера и в связи с чертежами, на которых:

Фиг.1 изображает пример системы магнитно-резонансной визуализации;

Фиг.2 показывает способ управления системой магнитно-резонансной визуализации на Фиг.1;

Фиг.3 изображает пример последовательности импульсов; и

Фиг.4 изображает дополнительный пример последовательности импульсов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Подобным образом пронумерованные элементы на этих чертежах являются или эквивалентными элементами, или выполняют ту же самую функцию. Элементы, которые рассматривались выше, не обязательно рассматриваются на нижеприведенных чертежах, если их функция эквивалентна.

На Фиг.1 показан пример системы 100 магнитно-резонансной визуализации с магнитом 104. Магнит 104 представляет собой сверхпроводящий цилиндрический магнит типа 104 с зазором (тоннелем) 106 в нем. Использование магнитов различных типов также возможно; например, также возможно использовать и расщепленный цилиндрический магнит, и так называемый открытый магнит. Расщепленный цилиндрический магнит подобен стандартному цилиндрическому магниту, за исключением того, что криостат расщеплен на две секции так, чтобы дать доступ к изо-плоскости магнита, и такие магниты могут, например, использоваться вместе с терапией пучком заряженных частиц. Открытый магнит имеет две секции магнита, одна выше другой с пространством между ними, которое является достаточно большим для приема пациента: расположение этих двух площадей секций подобно таковым для катушки Гельмгольца. Открытые магниты популярны, поскольку пациент пространственно менее зажат. В криостате цилиндрического магнита имеется набор сверхпроводящих катушек. В пределах тоннеля 106 цилиндрического магнита 104 имеется зона 108 визуализации, где магнитное поле сильно и достаточно однородно для выполнения магнитно-резонансной визуализации.

В пределах тоннеля 106 магнита имеется также ряд катушек 110 градиентного магнитного поля, которые используются для получения магнитно-резонансных данных для пространственного кодирования магнитных спинов в пределах зоны 108 визуализации магнита 104. Катушки 110 градиента магнитного поля соединены с блоком электропитания 112 градиентных катушек магнитного поля. Катушки 110 градиента магнитного поля являются репрезентативными. Обычно катушки 110 градиента магнитного поля содержат три отдельных набора катушек для пространственного кодирования в трех ортогональных пространственных направлениях. Источник электропитания катушек градиента магнитного поля подает ток на катушки градиента магнитного поля. Ток, подаваемый на катушки 110 градиента магнитного поля, контролируется как функция времени и может быть линейно изменяемым или импульсным.

По соседству с зоной 108 визуализации находится радиочастотная катушка 114 для управления ориентациями магнитных спинов в пределах зоны 108 визуализации и для приема радио-отклика от спинов также в пределах зоны 108 визуализации. Радиочастотная антенна может содержать множественные элементы катушки. Радиочастотная антенна может также обозначаться как канал или антенна. Радиочастотная катушка 114 соединяется с радиочастотным приемопередатчиком 116. Радиочастотная катушка 114 и радиочастотный приемопередатчик 116 могут быть заменены отдельными передающей и приемной катушками и отдельными передатчиком и приемником. Следует понимать, что радиочастотная катушка 114 и радиочастотный приемопередатчик 116 являются репрезентативными. Радиочастотная катушка 114 предназначена также для представления выделенной передающей антенны, и выделенной приемной антенны. Аналогично, приемопередатчик 116 может также представлять собой отдельный передатчик и приемник. Радиочастотная катушка 114 может также иметь множественные приемные/передающие элементы, и радиочастотный приемопередатчик 116 может иметь множественные приемные/передающие каналы.

Опора 120 пациента прикреплена к дополнительному приводу 122, который имеет возможность перемещать опору пациента и пациента 118 по зоне 108 визуализации. Таким образом, больший участок пациента 118, или пациент 118 целиком, могут быть визуализированы. Приемопередатчик 116, источник электропитания катушки 112 градиентного магнитного поля и привод 122 - все показаны как соединяемые с интерфейсом 128 аппаратных средств компьютерной системы 126. Компьютерное запоминающее устройство 134 показано как содержащее команды 140 последовательности импульсов для выполнения магнитно-резонансной методики "пальцевых отпечатков".

Команды последовательности импульсов содержат ряд повторений последовательности импульсов. Каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения. Каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс, выбранный из распределения радиочастотных импульсов. Распределение радиочастотных импульсов может быть использовано для стимулирования поворота магнитно-резонансных спинов до распределения различных углов поворота. Различные радиочастотные импульсы, например, могут использовать различную амплитуду, длительность или форму, чтобы заставить конкретный магнитный спин повернуться на определенный, или отличный угол поворота спина. Различные радиочастотные импульсы могут иметь различное действие на различные типы магнитных спинов и заставлять их поворачиваться до различных распределений углов поворота спинов. Каждое повторение последовательности импульсов дополнительно содержит событие осуществления выборки, когда магнитно-резонансный сигнал подвергается выборке для заданной длительности времени осуществления выборки перед концом повторения последовательности импульсов. Время осуществления выборки выбирается из распределения времен осуществления выборки. Магнитно-резонансные данные получаются во время события осуществления выборки. Каждое повторение последовательности импульсов для команд последовательности импульсов содержит первый 180°-ый радиочастотный импульс, предоставляемый в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки, для переориентации магнитно-резонансного сигнала. Каждое повторение последовательности импульсов для команд последовательности импульсов содержит второй 180°-ый радиочастотный импульс, предоставляемый во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульса. Компьютерное запоминающее устройство 134 дополнительно показано как содержащее магнитно-резонансные данные 142, которые были получены с использованием команд 140 последовательности импульсов для управления системой 100 магнитно-резонансной визуализации. Компьютерное запоминающее устройство 134 дополнительно показано как содержащее справочник 144 магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков. Компьютерное запоминающее устройство дополнительно показано как содержащее магнитно-резонансное изображение 146, которое было восстановлено с использованием магнитно-резонансных данных 142 и справочника 144 магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков.

Компьютерная память 136 содержит модуль 150 управления, который содержит такой код как операционная система или другие команды, которые позволяют процессору 130 управлять работой и функционированием системы 100 магнитно-резонансной визуализации.

Компьютерная память 136 дополнительно показана как содержащая модуль 152 создания магнитно-резонансного справочника пальцевых отпечатков. Модуль 152 создания магнитно-резонансного справочника пальцевых отпечатков может моделировать один или нескольких спинов, используя уравнение Блоха для каждого элемента объема, для создания справочника 144 магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков. Компьютерная память 136 дополнительно показана как содержащая модуль реконструкции изображения, который использует магнитно-резонансные данные 142 и справочник 144 магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков для восстановления магнитно-резонансного изображения 146. Например, магнитно-резонансное изображение 146 может быть отображением пространственного распределения одного или нескольких заданных веществ в пределах пациента 118.

Пример на Фиг.1 может быть модифицирован так, чтобы система магнитно-резонансной визуализации, или устройство 100, были эквивалентны спектрометру Ядерного Магнитного Резонанса (ЯМР). Без градиентных катушек 110 и источника 112 электропитания градиентных катушек, устройство 100 выполняло бы 0-мерное измерение в зоне 108 отображения.

На Фиг.2 показана блок-схема последовательности операций, которая иллюстрирует способ управления системой 100 магнитно-резонансной визуализации на Фиг.1. Вначале, на этапе 200, получаются магнитно-резонансные данные 142, управляя системой магнитно-резонансной визуализации командами 140 последовательности импульсов. Затем, на этапе 202 вычисляется содержание каждого набора заданных веществ, сравнивая магнитно-резонансные данные 142 со справочником 144 магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков. Содержание, например, может быть нанесено на график или отображено в магнитно-резонансном изображении 146.

Магнитно-Резонансные (MR) пальцевые отпечатки - это новая и очень перспективная методика для определения типов ткани посредством сравнения MR измерения с множеством предварительно вычисленных записей справочника.

Это изобретение основано на идее снятия MR пальцевых отпечатков в комбинации с MR сканером уменьшенной сложности и специализированными последовательностями и алгоритмами реконструкции для получения новых возможностей очень эффективного выявления раковых заболеваний или для количественных измерений на больших объемах.

Магнитно-резонансный метод пальцевых отпечатков имеет большие возможности для получения точной характеристики тканей. Вместе с тем, методика основана на анализе MR изображения по элементу объема и, поэтому, и занимает много времени, и является дорогостоящей.

Некоторые примеры могут предоставить методику эффективной регистрации и количественного определения существования определенных типов ткани, причем обеспечивая:

1. Сокращение стоимости аппаратных средств и потребления энергии.

2. Увеличение скорости обработки данных для пациента.

Это может дать возможность новых применений для раннего обнаружения рака или для определения содержания жира в организме.

Примеры могут иметь один или несколько из нижеследующих признаков:

1. Система MRI со сниженными требованиями к оборудованию: возможно использование x- и y-катушек с низкими параметрами; эти катушки могут даже вообще отсутствовать (катушка z-градиента может быть спроектирована как очень эффективная).

2. Специализированная последовательность получения изображений для магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков с независимостью от B0.

3. Специализированный алгоритм реконструкции, который определяет относительные и абсолютные объемы различных типов ткани.

4. Устройство отображения для визуализации полученных данных.

Вместо того, чтобы производить и анализировать медицинские изображения на основании элементов объема, некоторые описанные здесь примерные способы приводят к анализу компонента ткани целого z-среза. Единственное специализированное измерение по методике пальцевых отпечатков (длительность нескольких секунд) выполняется без использования плоских (x-, y-) градиентов. Состав ткани целого среза и относительное содержание компонентов ткани определяется автоматически из получающегося сигнала.

Используемая MR последовательность предпочтительно удовлетворяет двум требованиям. Первое - это чувствительность к определенным для ткани параметрам (например, значения T1 и T2, возможны также и другие) для кодирования представляющих интерес тканей и для получения возможности количественно характеризовать ткани посредством согласования измеренного сигнала со справочником (MR пальцевых отпечатков). Второе - сигнал не зависит от вариаций не связанных с тканью определенных параметров (например, вариаций B0) так, чтобы согласование компонентов ткани было возможным по всему срезу.

На Фиг.4 показан пример такой последовательности, которая чувствительна к T1 и T2, но не зависит от вариаций B0. Последовательность основана на случайном, или, иначе говоря, свободно выбранном списке углов α_i поворота спинов и времен t_i задержки. После первого RF импульса с углом α₁ поворота спина, после задержки на 2t₁ возникает эхо, и сигнал регистрируется (ADC1). Другой этап эха с длительностью 2t_1b гарантирует, что дефазировка снова устранена, прежде, чем начнется следующая часть последовательности пальцевых отпечатков с углом α₂ поворота спина и задержкой t₂.

Дополнительные эхо после измерительных точек ADC_i могут быть поддержаны как максимально короткие с t_1b=t_2b=… Срез-селективный градиент включается для каждого RF импульса, используя z-градиентную катушку.

На Фиг.3 показан участок примерной последовательности 300 импульсов. Последовательность 300 импульсов может быть использована для создания, или для вычисления команд 140 последовательности импульсов. На этой временной диаграмме показано первое повторение 302 последовательности импульсов, и показано второе повторение 304 последовательности импульсов. Каждое повторение импульсов начинается с радиочастотного импульса 306. Длительность повторения импульсов варьируется от одного повторения импульсов к другому повторению импульсов. Имеется некоторая длительность 310, когда измеряется радиочастотный сигнал. Время между радиочастотным импульсом 306 и длительностью 310 измерения также варьируется, как и амплитуда и/или форма конкретных радиочастотных импульсов 306. Эта последовательность 300 импульсов также показывает два 180°-ых переориентирующих импульсов 308, 309 на одно повторение 302, 304. Первый импульс 308 переориентации расположен во временной середине между радиочастотным импульсом 306 и длительностью 310 измерения. Второй радиочастотный импульс 309 расположен между серединой длительности 310 измерения и началом следующего импульса 306. Первый импульс 308 переориентации заставляет радиочастотный сигнал переориентироваться, когда выполняется измерение 310. Второй импульс 309 переориентации заставляет сигнал переориентироваться, когда начинается следующий импульс 304.

Как и в обычных последовательностях MRF, каждая точка ADC_i осуществления выборки может фактически состоять из очень быстрых рядов множественных осуществлений выборки в k-пространстве. Это может быть Декартовым, спиральным, или любым другим видом осуществления выборки в k-пространстве.

Идея, в связи с этой последовательностью, следующая: переориентирующие 180-градусные импульсы 308, 309 гарантируют, что во время действия α_i импульсов и во время осуществлений выборки ADC_i, все спины переориентируются. Поэтому дефазировка, вызванная вариациями B0, устраняется в точках во время действия α_i импульсов и осуществлений выборки ADC_i, делая измеряемый сигнал независимым от B0. Кроме того, предварительное вычисление сигнала выполняется просто, когда эффекты дефазировки не надо учитывать. В этом случае, поведение отдельного спина может быть смоделировано, и для каждого временного этапа t₁, t_1b, t₂, t_2b, и т.д., эволюция спина может быть описана простыми функциями постоянных времени T1 и T2.

Эффект от использования двух переориентирующих импульсов 308 и 309 заключается в том, что влияние любых неоднородностей в магнитном поле снижается или минимизируется. Это может уменьшить отношение сигнал-шум в конце магнитно-резонансной диаграммы пальцевых отпечатков, и это также облегчает возможность делать предварительно вычисляемый справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков. Без этой компенсации может оказаться необходимым включить в вычисления эффекты от неоднородностей, используемые для выполнения предварительно вычисляемого справочника магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков.

С градиентами магнитного поля, показанная на Фиг.3 импульсная последовательность 300, например, может быть полезной для 0-мерного измерения, когда вся зона измерения, или зона визуализации, имеет все получаемые сразу же данные. 0-мерное измерение может, например, быть полезным для спектрометра ЯМР, вместо системы магнитно-резонансной визуализации. Может быть создана более сложная последовательность импульсов, которая включает в себя градиенты магнитного поля для выполнения пространственного кодирования.

На Фиг.4 показан дополнительный пример импульсной последовательности 400. В этом примере показаны три различных временных шкалы. Первая временная шкала 402 представляет временную шкалу радиочастотного импульса. Временная шкала 404 показывает, когда подаются градиенты магнитного поля. Третья временная шкала, обозначенная как 406, показывает, когда выполняются измерения 310. На градиентной временной шкале 404 имеется три типа помеченных полей. Поля, маркированные как А408, поля, маркированные как B410, и поля, маркированные как C412. Поля, маркированные как А408, перекрываются с радиочастотными импульсами 306. Поля, маркированные как B, перекрываются с 180°-ыми радиочастотными импульсами 308, 309. Поля, маркированные как C412, перекрываются с измерениями 310. Каждое из полей отображает период времени, во время которого градиенты магнитного поля устанавливаются или варьируются в соответствии с описанием различных вариантов реализации. В принципе, радиочастотная временная шкала 402 может быть использована с большинством магнитно-резонансных методик и схем выборки в k-пространстве так, чтобы иметь возможность применения магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, используя различные магнитно-резонансные возможности или методики.

Например, если постоянный градиент магнитного поля был применен в течение градиентной временной шкалы 404, то будет пространственное кодирование в пластах вдоль направления, к которому применен градиент магнитного поля. В другом примере, градиент считывания может быть применен только в течение поля C412. Например, одномерный или трехмерный градиент считывания может быть применен для получения одномерного или трехмерного магнитно-резонансного пальцевого отпечатка. В другом примере, может использоваться мульти-срезовое кодирование. Срез-селективный градиент может быть применен в течение периода 408 во время действия радиочастотного импульса 306. Пространственное кодирование дополнительно может быть выполнено посредством управления системой градиента магнитного поля для производства фазы или выбора среза в течение первого 180°-ого радиочастотного импульса 180. Градиент считывания затем может быть применен в течение периода времени C412. Используя показанный на Фиг.4 пример, специалист в данной области техники сможет увидеть, как основные радиочастотные импульсы, показанные на временной шкале 402, могут быть применены в общих средствах в большинстве методик осуществления выборки при магнитно-резонансной визуализации.

Измеренный MR сигнал (список всех значений ADC_i) может быть сравнен с предварительно вычисленным справочником для всех ожидаемых в объеме комбинаций T1 и T2. Справочник создается посредством решения уравнений Блоха для последовательности пальцевых отпечатков, описанной выше для различных комбинаций T1 и T2.

Для определения состава ткани всего среза, сигнал выражается как (комплексная) линейная комбинация N введенных элементов справочника,

где s - вектор сигнала, и d_k - введенные элементы справочника. Коэффициенты a_k≥0 определяются алгоритмом реконструкции. Это достигается решением задачи по методу наименьших квадратов, минимизируя

для a_k≥0

где D - матрица справочника с вводимыми элементами справочника d_k как столбцы, и a - вектор коэффициентов, описывающих вклад отдельных потенциальных компонентов/типов тканей в регистрируемый сигнал.

Каждый вводимый элемент справочника присваивается определенному типу ткани. Таким образом, коэффициенты a_k дают оценку для относительного содержания различных компонентов ткани в терминах "числа спинов", включенных для каждого компонента.

На последующем этапе, эти относительные "числа спинов" могут быть преобразованными оценками относительных объемов или относительных масс компонентов ткани, если плотность спинов различных типов ткани известна.

В некоторых примерах, система не производит пространственно разрешаемых изображений. Пространственное разрешение достигается только в z-направлении (или в другом единственном направлении), применяя RF импульсы, показанные на Фиг.4, срез-селективным образом. Однако, для каждого среза, состав типов ткани определен и может быть визуализирован как числа, гистограммы, и т.д. В случае мульти-срезового сканирования, содержание различных компонентов может быть отображено как функция z положения.

В других примерах, система может быть запрограммирована таким образом, что она уведомляет оператора о нахождении некоторых типов тканей (например, подозрительные массы, потенциальные опухоли). Она также может быть запрограммирована таким образом, что она отображает полный объем/относительное содержание указанных тканей, например, метастазы определенного сорта, или жировая фракция.

В одном примере, система MRI не содержит ни x-, ни y-градиентных катушек. Предоставляется только катушка z-градиента.

В одном примере, система MRI вообще не содержит никакой градиентной катушки. Статический z-градиент обеспечивается специализированным MR магнитом с асимметричными обмотками.

В одном примере, несколько более высокая пространственная разрешающая способность, предпочтительно в плоскости, может быть достигнута при использовании пространственно чувствительных локальных приемных катушек, которые помещаются вблизи поверхности тела.

В одном примере, выполняется множество измерений, тогда как стол пациента поэтапно автоматически перемещается. Таким образом, может быть просканирована большая часть тела, или все тело.

В другом примере, используя технологию перемещения стола, пациент перемещается через чувствительную приемную матрицу ("методику мойки автомобилей") для улучшения пространственного разрешения и SNR (отношение сигнал-шум) и для уменьшения затрат на слишком большое количество приемников.

В одном примере, выполняется шаблонное измерение, используя известный объем известного вещества, для определения коэффициента пропорциональности в связи объема/массы вещества со значением относительного объема/массы, определенным измерением. Таким образом, все впоследствии измеренные относительные объемы/массы могут быть преобразованы к абсолютным объемам/массам ткани.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и предшествующем описании, такую иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными, и не ограничительными; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами реализации.

Другие вариации к раскрытым вариантам реализации могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при реализации заявляемого изобретения из исследования чертежей, раскрытия, и приложенных пунктах формулы изобретения. В пунктах формулы изобретения, выражение "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и выражения в единственном числе не исключают множества. Одиночный процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, приведенных в пунктах формулы. То, что некоторые положения приведены во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих положений не может быть использована для получения преимущества. Компьютерная программа может быть сохранена/распределена на подходящей среде, такой как оптический носитель данных или твердотельная среда, поставляемая вместе или как часть других аппаратных средств, но может также быть распределена в других формах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы. Любые условные обозначения в пунктах формулы изобретения не должны быть рассмотрены как ограничение объема притязаний изобретения.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

100 магнитно-резонансная система

104 магнит

106 тоннель магнита

108 зона измерения или зона визуализации

110 градиентная катушка магнитного поля

112 электропитание градиентных катушек магнитного поля

114 радиочастотная катушка

116 приемопередатчик

118 пациент

120 опора пациента

122 привод

124 заданное направление

125 срезы

126 компьютерная система

128 интерфейс аппаратных средств

130 процессор

132 пользовательский интерфейс

134 компьютерный носитель данных

136 компьютерная память

140 команды последовательности импульсов

142 магнитно-резонансные данные

144 справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков

146 магнитно-резонансное изображение

150 модуль управления

152 модуль создания магнитно-резонансного справочника пальцевых отпечатков

154 модуль реконструкции изображения

300 команды последовательности импульсов

302 первое повторение последовательности импульсов

304 второе повторение последовательности импульсов

306 RF импульс

308 первый 180-градусный переориентирующий импульс

309 второй 180-градусный переориентирующий импульс

310 измерительный, или радиочастотный сигнал

400 последовательность импульсов

402 длительность RF импульса

402 длительность градиента магнитного поля

404 длительность считывания

408 период времени A

410 период времени B

412 период времени C

Использование: для получения магнитно-резонансных данных от пациента. Сущность изобретения заключается в том, что используют магнитно-резонансную систему для получения магнитно-резонансных данных от пациента в пределах зоны измерения в соответствии с магнитно-резонансной методикой пальцевых отпечатков. При этом последовательность импульсов содержит ряд повторений последовательности импульсов. Каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения. Каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс, выбранный из распределения радиочастотных импульсов. Распределение радиочастотных импульсов заставляет магнитные спины поворачиваться до распределения углов поворота спинов, и каждое повторение последовательности импульсов содержит событие осуществления выборки в момент времени осуществления выборки, выбранный из распределения времен осуществления выборки. Каждое повторение последовательности импульсов для последовательности импульсов содержит первый 180-градусный RF импульс, представленный в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки, для переориентации магнитно-резонансного сигнала. Каждое повторение последовательности импульсов для последовательности импульсов содержит второй 180-градусный RF импульс, представленный во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульсов. Технический результат: обеспечение возможности точного определения состава элемента объема. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Магнитно-резонансная система (100) для получения магнитно-резонансных данных от пациента (118) в пределах зоны (108) измерения, причем магнитно-резонансная система содержит:

- память (134, 136) для хранения машинно-выполнимых команд (150, 152, 154), и команд (140) последовательности импульсов, причем команды последовательности импульсов заставляют магнитно-резонансную систему получать магнитно-резонансные данные (142) в соответствии с магнитно-резонансной методикой пальцевых отпечатков, причем команды последовательности импульсов содержат ряд повторений (302, 304) последовательности импульсов, причем каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения, причем каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс (306), выбранный из распределения радиочастотных импульсов, причем распределение радиочастотных импульсов заставляет магнитные спины поворачиваться до распределения углов поворота спинов и причем каждое повторение последовательности импульсов содержит событие (310) осуществления выборки, когда магнитно-резонансный сигнал подвергается выборке при заданной длительности в момент времени осуществления выборки до конца повторения последовательности импульсов, причем время осуществления выборки выбирается из распределения времен осуществления выборки, причем магнитно-резонансные данные получаются во время события осуществления выборки, причем каждое повторение последовательности импульсов команд последовательности импульсов содержит первый 180-градусный RF импульс (308), представленный в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки для переориентации магнитно-резонансного сигнала, и причем каждое повторение последовательности импульсов команд последовательности импульсов содержит второй 180-градусный RF импульс (309), представленный во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульса для снижения влияния неоднородностей магнитного поля, используемого в зоне измерения.

- процессор для управления магнитно-резонансной системой, причем выполнение машинно-выполнимых команд заставляет процессор:

• получать (200) магнитно-резонансные данные, управляя магнитно-резонансной системой командами последовательности импульсов; и

• вычислять (202) содержание каждого ряда заданных веществ, сравнивая магнитно-резонансные данные со справочником (144) магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, причем справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков содержит листинг вычисленных магнитно-резонансных сигналов в ответ на выполнение команд последовательности импульсов для ряда заданных веществ.

2. Магнитно-резонансная система по п.1, которая представляет собой систему магнитно-резонансной визуализации, причем зона измерения - это зона визуализации, причем магнитно-резонансная система дополнительно содержит:

- магнит (104) для создания главного магнитного поля в пределах зоны измерения;

- систему (110, 112) градиента магнитного поля для создания градиентного магнитного поля в пределах зоны измерения для пространственного кодирования магнитно-резонансных данных; и причем команды последовательности импульсов дополнительно содержат команды для управления системой градиента магнитного поля для выполнения пространственного кодирования магнитно-резонансных данных во время получения магнитно-резонансных данных, причем пространственное кодирование делит магнитно-резонансные данные на отдельные элементы объема.

3. Магнитно-резонансная система по п.2, в которой выполнение машинно-выполнимых команд дополнительно заставляет процессор вычислять справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, моделируя каждое из заданных веществ как один спин, с уравнениями Блоха для каждого из отдельных элементов объема.

4. Магнитно-резонансная система по п.2 или 3, в которой пространственное кодирование одномерно, причем отдельные элементы объема - это ряд отдельных срезов, причем способ дополнительно содержит этап деления магнитно-резонансных данных на набор срезов, причем содержание каждого ряда заданных веществ вычисляется в пределах каждого набора срезов, сравнивая магнитно-резонансные данные для каждого набора срезов со справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков.

5. Магнитно-резонансная система по п.4, в которой пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства постоянного градиента магнитного поля в заданном направлении во время реализации последовательности импульсов.

6. Магнитно-резонансная система по п.4, в которой пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства одномерного считываемого градиента (412), по меньшей мере, частично во время события осуществления выборки.

7. Магнитно-резонансная система по п.2 или 3, в которой пространственное кодирование является трехмерным, причем пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства трехмерного считываемого градиента (412), по меньшей мере, частично во время события осуществления выборки.

8. Магнитно-резонансная система по п.2 или 3, в которой пространственное кодирование выполняется как мультисрезовое кодирование, причем пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства градиента (408) выбора среза во время действия радиочастотного импульса, причем пространственное кодирование дополнительно выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства градиента (410) выбора фазы или градиента (410) выбора среза во время действия первого 180-градусного RF импульса и причем пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства считываемого градиента во время события осуществления выборки.

9. Магнитно-резонансная система по п.2 или 3, в которой пространственное кодирование выполняется как не-Декартово пространственное кодирование, причем пространственное кодирование выполняется посредством управления системой градиента магнитного поля для производства считываемого градиента во время события осуществления выборки, которая осуществляет выборку k-пространства в не-Декартовом порядке.

10. Магнитно-резонансная система по п.1, в которой магнитно-резонансная система - это ЯМР спектрометр, причем выполнение машинно-выполнимых команд дополнительно заставляет процессор вычислять справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, моделируя каждое из заданных веществ как один спин, с уравнениями Блоха для каждого из отдельных элементов объема.

11. Магнитно-резонансная система по любому из предыдущих пунктов, в которой вычисление содержания каждого из заданных типов ткани в пределах каждого из отдельных элементов объема, сравнивая магнитно-резонансные данные для каждого из отдельных элементов объема с предварительно вычисленным справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков, выполняется посредством:

- выражения каждого магнитно-резонансного сигнала магнитно-резонансных данных как линейной комбинации сигнала от каждого набора заданных веществ, и

- определения содержания каждого набора заданных веществ, решая линейную комбинацию с использованием методики минимизации.

12. Магнитно-резонансная система по любому из предыдущих пунктов, в которой выполнение команд дополнительно заставляет процессор повторять измерение магнитно-резонансных данных, по меньшей мере, одного фантома калибровки, причем, по меньшей мере, один фантом калибровки содержит известный объем, по меньшей мере, одного из набора заданных веществ.

13. Читаемый компьютером носитель данных, хранящий машинно-выполнимые команды (150, 152, 154) и команды (140) последовательности импульсов для выполнения процессором (130) управления магнитно-резонансной системой (100) для получения магнитно-резонансных данных (142) от пациента (118) в пределах зоны (108) измерения, причем команды последовательности импульсов заставляют магнитно-резонансную систему получать магнитно-резонансные данные в соответствии с магнитно-резонансной методикой пальцевых отпечатков, причем команды последовательности импульсов содержат ряд повторений последовательности импульсов (302, 304), причем каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения, причем каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс (306), выбранный из распределения радиочастотных импульсов, причем распределение радиочастотных импульсов заставляет магнитные спины поворачиваться до распределения углов поворота спинов и причем каждое повторение последовательности импульсов содержит событие осуществления выборки (310), когда магнитно-резонансный сигнал подвергается выборке при заданной длительности в момент времени осуществления выборки перед концом повторения последовательности импульсов, причем время осуществления выборки выбирается из распределения времен осуществления выборки, причем магнитно-резонансные данные получаются во время события осуществления выборки, причем каждое повторение последовательности импульсов команд последовательности импульсов содержит первый 180-градусный RF импульс (308), представленный в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки для переориентации магнитно-резонансного сигнала, и причем каждое повторение последовательности импульсов команд последовательности импульсов содержит второй 180-градусный RF импульс (309), представленный во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульса для снижения влияния неоднородностей магнитного поля, используемого в зоне измерения, причем выполнение машинно-выполнимых команд заставляет процессор:

• получать (200) магнитно-резонансных данные, управляя магнитно-резонансной системой командами последовательности импульсов, и

• вычислять (202) содержание каждого ряда заданных веществ, сравнивая магнитно-резонансные данные со справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков (144), причем справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков содержит листинг вычисленных магнитно-резонансных сигналов в ответ на выполнение команд последовательности импульсов для ряда заданных веществ.

14. Способ управления функционированием магнитно-резонансной системы (100) для получения магнитно-резонансных данных (142) от пациента (118) в пределах зоны (108) измерения, причем магнитно-резонансная система содержит:

- память (134, 136) для хранения команд последовательности импульсов, причем команды последовательности импульсов заставляют магнитно-резонансную систему получать магнитно-резонансные данные в соответствии с магнитно-резонансной методикой пальцевых отпечатков, причем команды последовательности импульсов содержат ряд повторений (302, 304) последовательности импульсов, причем каждое повторение последовательности импульсов имеет время повторения, выбранное из распределения времен повторения, причем каждое повторение последовательности импульсов содержит радиочастотный импульс (306), выбранный из распределения радиочастотных импульсов, причем распределение радиочастотных импульсов заставляет магнитные спины поворачиваться до распределения углов поворота спинов и причем каждое повторение последовательности импульсов содержит событие осуществления выборки, когда магнитно-резонансный сигнал подвергается выборке при заданной длительности в момент осуществления выборки перед концом повторения последовательности импульсов, причем момент осуществления выборки выбирается из распределения времен осуществления выборки, причем магнитно-резонансные данные получаются во время события осуществления выборки, причем каждое повторение последовательности импульсов команд последовательности импульсов содержит первый 180-градусный RF импульс (308), представленный в первой временной середине между радиочастотным импульсом и событием осуществления выборки для переориентации магнитно-резонансного сигнала, и причем каждое повторение последовательности импульсов команд последовательности импульсов содержит второй 180-градусный RF импульс (309), представленный во второй временной середине между событием осуществления выборки и началом следующего повторения импульса для снижения влияния неоднородностей магнитного поля, используемого в зоне измерения;

причем способ содержит этапы:

• получения (200) магнитно-резонансных данных, управляя магнитно-резонансной системой командами последовательности импульсов; и

• вычисления (202) содержания каждого ряда заданных веществ, сравнивая магнитно-резонансные данные со справочником магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков (144), причем справочник магнитно-резонансной методики пальцевых отпечатков содержит листинг вычисленных магнитно-резонансных сигналов в ответ на выполнение команд последовательности импульсов для ряда заданных веществ.