МЕХАНИЗМ ОБНАРУЖЕНИЯ ВИТКОВ КАБЕЛЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СИЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ Российский патент 2019 года по МПК G01R33/28 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится в целом к магнитно-резонансной томографии (МРТ) и к вспомогательным компонентам, таким как местные радиочастотные (РЧ) катушки, электрокардиографические приборы, совместимые с магнитно-резонансными томографами, и т. д.

[0002] В магнитно-резонансных системах используются радиочастотные импульсы для создания магнитно-резонансного сигнала. Эта радиочастотная энергия передается через свободное пространство от передающей радиочастотной катушки к пациенту. Когда проводящие материалы находятся в радиочастотном поле, может возникнуть плотность электрических токов, достаточная для вызывания чрезмерного нагрева и повреждения тканей. Пациент может получить ожог, например, в том месте, где электроды электрокардиографа (ЭКГ) прикреплены к пациенту.

[0003] Природа высокочастотных электромагнитных полей такова, что энергия может передаваться через открытое пространство и через изоляционный материал. Поэтому, только устройства с тщательно продуманными токовыми цепями могут быть безопасными для использования во время магнитно-резонансных процедур. Простая изоляция проводящего материала (например, проволоки или электрода) или изолирование его от пациента могут быть недостаточными для предотвращения чрезмерного нагрева или ожогов, возникающих при использовании некоторых устройств.

[0004] Гибкие электропроводящие кабели представляют особую проблему, поскольку в зависимости от того, как проложен кабель, возможно образование петель, вызывающих резонанс на радиочастотах. Например, электроды электрокардиографа (ЭКГ) могут образовывать петли, которые могут быть резонансными на частоте резонанса магнитно-резонансного томографа в зависимости от размера контура (например, длины периферии или периметра) и ориентации, соответствующей вектору радиочастотного электрического поля. Если резонансная петля образована таким образом, то в проволоке электрода электрокардиографа может быть индуцирован большой электрический ток, а поскольку эта проволока контактирует с визуализируемым объектом, то он может получить ожог. Подобные проблемы могут возникать с поверхностными радиочастотными катушками, расположенными на визуализируемом объекте или вблизи него.

[0005] Поскольку электропроводящий кабель расположен внутри канала магнитно-резонансного томографа, техническому персоналу магнитно-резонансного томографа сложно его заметить, и поэтому, потенциально резонансные контуры не сложно обнаружить визуальным наблюдением. Даже если технический персонал решает проблему во время подготовки к сеансу томографии, движение пациента может привести к образованию резонансной петли во время сеанса томографии. Более того, как правило, техническому персоналу невозможно визуально определить, будет ли конкретная петля резонансной на частоте магнитного резонанса.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В соответствии с одним аспектом изобретения, система магнитно-резонансной томографии (МРТ) содержит:

кабельную сборку, содержащую электропроводящий кабель и многожильное оптическое волокно, собранное вместе с электропроводящим кабелем с образованием кабельной сборки;

электрический компонент, соединенный с электропроводящим кабелем кабельной сборки;

устройство считывания формы волокна, оптически соединенное с многожильным оптическим волокном кабельной сборки и выполненное с возможностью измерения коэффициента отражения света, введенного в многожильное оптическое волокно и вычисления формы кабельной сборки на основе измеренных значений коэффициента отражения; и

процессор, выполненный с возможностью обнаружения части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса на основе формы, вычисленной для многожильного оптического волокна, которое связано с электропроводящим кабелем.

Устройство считывания формы волокна может вычислять форму кабельной сборки, выполняя способ, включающий в себя этапы, на которых:

обнаруживают изменения длины оптического пути в сердечниках в многожильном оптическом волокне на основе измеренных значений коэффициента отражения и

определяют угол или направление в точке на многожильном волокне на основе обнаруженных изменений длины оптического пути.

Процессор может быть выполнен с возможностью обнаружения петли в электропроводящем кабеле, которая подвержена явлению резонанса на частоте магнитного резонанса. Петля может быть обнаружена, например, путем обнаружения точки пересечения формы, вычисленной для многожильного оптического волокна, связанного с электропроводящим кабелем. Система магнитно-резонансного томографа может дополнительно содержать магнитно-резонансный сканер, в котором по меньшей мере часть кабельной сборки расположена в области исследования магнитно-резонансного сканера. Электрический компонент может быть соединен с электропроводящим кабелем кабельной сборки, содержащей радиочастотную (RF) катушку. Устройство сигнализации может быть подключено для активации процессором при обнаружении части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса.

Система магнитно-резонансного томографа может дополнительно содержать:

возбуждающую радиочастотную катушку и

радиочастотный усилитель, функционально соединенный для того, чтобы заставить возбуждающую радиочастотную катушку генерировать радиочастотные импульсы;

при этом процессор дополнительно может быть выполнен с возможностью блокировки радиочастотного усилителя при обнаружении части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса.

[0007] В соответствии с другим аспектом, система может содержать:

магнитно-резонансный сканер, выполненный с возможностью работы на частоте магнитного резонанса для получения магнитно-резонансного изображения объекта, расположенного в области исследования магнитно-резонансного сканера;

кабельную сборку, расположенную по меньшей мере частично в области исследования магнитно-резонансного сканера и содержащую электропроводящий кабель и многожильное оптическое волокно, собранное вместе с электропроводящим кабелем с образованием кабельной сборки;

устройство считывания формы волокна, выполненное с возможностью измерения коэффициента отражения света, введенного в многожильное оптическое волокно и определения формы кабельной сборки, расположенной внутри области исследования магнитно-резонансного сканера на основе измеренных значений коэффициента отражения; и

процессор, выполненный с возможностью обнаружения петли в электропроводящем кабеле на основе формы кабельной сборки.

[0008] В соответствии с другим аспектом, в системе, изложенной в предыдущем параграфе, устройство считывания формы волокна может содержать устройство электронной обработки данных, которое дополнительно выполнено с возможностью:

вычисления изменение длины оптического пути в сердечниках в многожильном оптическом волокне до точки на многожильном оптическом волокне на основе измеренного коэффициента отражения; и

определения местоположения или направления в точке на многожильном оптическом волокне на основе вычисленных изменений длины оптического пути.

Процессор может быть дополнительно выполнен с возможностью анализирования обнаруженной петли в электропроводящем кабеле на наличие резонанса на частоте магнитного резонанса. Система может дополнительно содержать радиочастотную катушку или электрод электрокардиографа, соединенные с концом электропроводящего кабеля, расположенного внутри области исследования магнитно-резонансного сканера. Система может дополнительно содержать устройство сигнализации. Процессор дополнительно может быть выполнен с возможностью прерывания тока в возбуждающей радиочастотной катушке при обнаружении петли в электропроводящем кабеле. Система может дополнительно содержать устройство сигнализации или блокирующего устройства радиочастотного возбуждения, при этом процессор дополнительно выполнен с возможностью анализирования обнаруженной петли в электропроводящем кабеле и активирования устройства сигнализации или блокировки радиочастотного возбуждения, если анализ показывает, что обнаруженная петля подвержена явлению резонанса на частоте магнитного резонанса.

[0009] В соответствии с другим аспектом, предоставляется способ, включающий в себя следующие этапы, на которых:

подают радиочастотный (RF) импульс, генерируемый радиочастотной катушкой, на визуализируемый объект;

определяют с помощью датчика формы форму многожильного оптического волокна в сборке с электропроводящим кабелем и находящегося под воздействием приложенного радиочастотного импульса; а также,

определяют, является ли часть электропроводящего кабеля резонансной на частоте радиочастотного импульса на основе формы многожильного оптического волокна.

Датчик формы может вычислять форму многожильного оптического волокна посредством операций, включающих следующие этапы, на которых:

измеряют коэффициент отражения света, введенного в многожильное оптическое волокно;

обнаруживают изменение длины оптического пути в сердечниках в многожильном оптическом волокне в последовательных точках вдоль многожильного оптического волокна на основе измеренного коэффициента отражения и

определяют местоположение или направление многожильного оптического волокна в последовательных точках вдоль многожильного оптического волокна на основе обнаруженных изменений длины оптического пути.

Многожильное оптическое волокно может контактировать с визуализируемым объектом, и способ может дополнительно включать в себя этап, на котором определяют движение визуализируемого объекта на основе изменения во времени формы многожильного оптического волокна.

Способ может дополнительно включать в себя этапы, на которых определяют сигнал движения пациента на основе информации, собранной датчиком формы; и определяют глубину седативного эффекта или уровень недомогания пациента на основе сигнала движения.

[0010] Одно из преимуществ заключается в наблюдении в режиме реального времени за формой гибкого электропроводящего кабеля, расположенного в области исследования магнитно-резонансного сканера.

[0011] Другое преимущество заключается в предотвращении ожогов пациента до их возникновения. Например, как только будет обнаружено, что форма электропроводящего кабеля может вызвать резонанс в кабеле, система магнитно-резонансного томографа может быть отключена (или выключено радиочастотное излучение) до того, как произойдет такой ожог пациента.

[0012] Другие преимущества станут очевидными для среднего специалиста в данной области после прочтения и понимания этого раскрытия изобретения.

[0013] Изобретение может иметь вид при различных компонентах и расположениях компонентов, а также в различных этапах и расположениях этапов. Чертежи предназначены только для приведения примеров предпочтительных вариантов реализации и не должны быть истолкованы как ограничивающие объем изобретения.

На фиг. 1 схематично показана система магнитно-резонансного томографа согласно варианту реализации изобретения.

На фиг. 2 представлена блок-схема последовательности операций в соответствии с вариантом реализации изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Со ссылкой на фиг. 1 схематически изображенная система 10 магнитно-резонансной томографии содержит магнитно-резонансный сканер 12, содержащий корпус 1 сканера (цилиндрический в примере варианта реализации, показан на виде сбоку в разрезе для раскрытия выбранных внутренних компонентов), задающий канал 2 сканера (или, в более общем смысле, область 2 исследования сканера, которая в магнитно-резонансном сканере открытого типа не может быть полностью закрытым каналом). Корпус 1 сканера содержит основной магнит 3, создающий статическое магнитное поле, обычно обозначаемое как B_0, например B_0=3T в случае 3-Tesla магнитно-резонансного сканера. Градиентные катушки 4 магнитного поля накладывают градиенты магнитного поля на статическое поле в области 2 исследования для того, чтобы пространственно кодировать магнитный резонанс, разрушать магнитный резонанс или выполнять другие функции. Одна или более радиочастотных (РЧ) катушек 5, 6 обеспечивают магнитно-резонансное возбуждение и обнаруживают возбужденный магнитный резонанс. В примере варианта реализации изобретения вся рабочая область радиочастотной катушки 5, установленная в корпусе 1 сканера, служит в качестве возбуждающей радиочастотной катушки, в то время как местная катушка 6 (или, в некоторых случаях, массив местных катушек) принимает магнитное резонансное возбуждение. Возбуждающая катушка 5 возбуждается радиочастотным усилителем 7, в то время как радиочастотный приемник 8 соединен с приемной катушкой 6 для приема, демодуляции и дальнейшей обработки принятого магнитно-резонансного сигнала. Основной магнит 3 обычно является сверхпроводящим магнитом (хотя некоторые магнитно-резонансные сканеры используют резистивный основной магнит) и, как правило, находится во включенном состоянии, за исключением случаев отключения и/или обслуживания сканера для того, чтобы минимизировать переходные процессы при включении питания. Визуализируемый объект, такой как клинический пациент, животное, неодушевленный предмет (например, археологическая мумия) или иное, загружается в область 2 исследования посредством соответствующего стола 9 для удержания объекта или тому подобного. Во время сканирования радиочастотный усилитель 7 подает радиочастотный импульс (или пакет импульсов) на возбуждающую катушку 5 на частоте магнитного резонанса для возбуждения магнитного резонанса. Градиентные катушки 4 подают градиенты магнитного поля в x, y, z, другом направлении или других направлениях в определенные моменты времени до, во время или после подачи радиочастотного импульса для того, чтобы пространственно ограничить и/или кодировать по частоте и/или фазе возбужденный магнитный резонанс, а радиочастотная приемная катушка 6 и радиочастотный приемник 8 получают, демодулируют и далее обрабатывают магнитно-резонансные сигналы. Следует принимать во внимание, что на схематичной фиг. 1 отсутствуют многочисленные известные компоненты системы магнитно-резонансного томографа, такие как усилители градиента магнитного поля, магнитно-резонансный контроллер, криогенные системы (если магнит 3 является сверхпроводящим), дополнительные компоненты контроля физиологических характеристик пациента, такие как электрокардиограф (ЭКГ) и относящиеся к нему электроды, проходящие в канал 2 для контакта с пациентом и так далее. Следует также иметь в виду, что магнитно-резонансный сканер 12 является просто иллюстративным примером и что в общем случае магнитно-резонансный сканер может быть горизонтальным магнитным сканером с закрытым каналом (как показано) или сканером с открытым каналом (горизонтальным или вертикальным) или тому подобным. С целью дальнейшей иллюстрации магнитно-резонансный сканер может являться, например, Philips Ingenia™, Achieva™, Multiva™, Sonalleve™ или другим магнитно-резонансным сканером (поставляемым Koninklijke Philips NV, Эйндховен, Нидерланды).

[0015] Различные гибкие электропроводящие кабели могут проходить в область 2 исследования магнитно-резонансного сканера 12 для различных целей. Как описывается в настоящей заявке, для каждого кабеля, который может представлять угрозу для объекта исследования (или, возможно, для оборудования) предусмотрен детектор резонансной петли, в случае если в кабеле может возникать индуцированный электрический ток из-за образования резонансной петли. В иллюстративном примере, приведенный для примера резонансный детектор петли содержит волоконно-оптические кабели 14 (или многожильный волоконно-оптический кабель 14), связанный с электропроводящим кабелем 22, который соединяется с приведенной для примера приемной катушкой 6. Многожильное оптическое волокно 14 и гибкий электропроводящий кабель 22 связаны вместе, например, с помощью кабельных стяжек (не показаны), так что многожильное оптическое волокно 14 и гибкий электропроводящий кабель 22 сохраняют (для практических целей) форму при движении кабельной сборки. Например, приведенная для примера петля 23 кабеля присутствует как в оптическом волокне 14, так и в электропроводящем кабеле 22, потому что они оба связаны вместе. Для иллюстративных целей волоконно-оптический кабель 14 показан пунктирной линией, тогда как электропроводящий кабель 22 показан сплошной линией. Волоконно-оптический кабель 14 и электропроводящий кабель 22 должны быть связаны вместе только над частью электропроводящего кабеля 22, которая расположена внутри области 2 исследования магнитно-резонансного сканера 12, поскольку только эта часть электропроводящего кабеля 22 является восприимчивой к образованию радиочастотного индуцированного электрического тока. Таким образом, часть электропроводящего кабеля 22, проходящая за пределами области 2 исследования и идущая к радиочастотному приемнику 8 не связана с оптическим волокном 14.

[0016] Определенные формы и/или длины кабелей вызывают «резонанс», который увеличивает их склонность концентрировать радиочастотные токи. При рабочих частотах типичных магнитно-резонансных систем проводящие петли размером в десятки сантиметров могут создавать проблемы и, следовательно, их следует избегать, даже если для ограничения радиочастотного тока применяются методы, использующие большой импеданс. Даже петли, которые содержат небольшие промежутки, разделенные изоляцией, могут по-прежнему проводить ток и приводить к ожогам. Таким образом, следует избегать даже непосредственной близости проводящих материалов друг с другом, поскольку кабели и передающие радиочастотные катушки могут быть ёмкостно-связанными (без какого-либо контакта или пересечения), когда они расположены близко друг к другу, с образованием резонансной петли. Подходы, описанные в настоящей заявке, позволяют обнаруживать и предотвращать такой контакт или непосредственную близость, и, таким образом, обеспечивает более безопасный контроль в магнитно-резонансной среде MR, устраняя риск возникновения кабельных петель, вызывающих ожоги.

[0017] Продолжая ссылаться на фиг. 1, один такой подход для защиты пациента заключается в определении формы волоконно-оптического кабеля и, на основе определенной формы, определении возможности возникновения резонанса в электропроводящем кабеле; а также в создании тревожного сигнала, в случае если может возникнуть резонанс. В системах магнитно-резонансных томографов, как только будет определено, что произойдет резонанс, целесообразно также остановить импульсы в радиочастотной катушке или остановить ток, протекающий в электропроводящий кабель.

[0018] Дополнительно, эта система контроля кабеля можно дополнительно использовать для наблюдения за движением пациента. Это оказывается возможным, если оптическое волокно 14, связанное с электропроводящим кабелем 22, расположено на пациенте таким образом, что дыхание, задержка дыхания или другое движение вызывает соответствующее перемещение оптического волокна 14, которое можно отслеживать без дополнительных физиологических датчиков. Глубина седативного эффекта потенциально может быть выведена из этих сигналов движения, так же, как и недомогание пациента. Дополнительно, из этих сигналов можно определить частоту дыхательных движений и задержку дыхания. Также возможно использовать эти функции для коррекции движения изображений.

[0019] Работа приведенного для примера устройства измерения формы кабеля описана в заявке на патент США №2011/0109898 A1, опубликованной 12 мая 2011 года, Froggatt et al, которая полностью включена в настоящее описание посредством ссылки. Приведенное для примера устройство измерения формы кабеля содержит многожильное оптическое волокно 14 и устройство 30 считывания формы волокна. В этом подходе предполагается, что расстояние между сердечниками многожильного оптического волокна 14 является постоянным в любом поперечном сечении многожильного волокна 14, что справедливо для (в качестве примера) многожильного волокна, в котором сердечники встроены в стеклянную или полимерную матрицу. Как следствие, любое скручивание или искривление волокна 14 сопровождается удлинением или сжатием сердечников вдоль их длин. Например, при изгибе волокна 14 сердечник или сердечники «внутри» изгиба сжимаются, в то время как сердечник или сердечники «снаружи» изгиба растянуты для того, чтобы компенсировать изгиб. Как описано в публикации US2011/0109898 A1, такая методика, как рефлектометрия оптической частотной области (OFDR), может использоваться для измерения коэффициента отражения света, вводимого в многожильное оптическое волокно, и для определения, на основе измеренных значений коэффициента отражения, изменения длины сердечника для последовательных небольших (т. е. квазидифференциальных) сегментов по всей длине каждого сердечника оптического волокна 14. Угол или направление волокна в любом положении вдоль волокна 14 получают на основе суммирования изменений длины сердечников до этого положения. Для осуществления этого измерения формы, устройство 30 считывания формы волокна может, например, соответствующим образом содержать настраиваемый лазер или другой настраиваемый источник света, излучение которого вводят в многожильное оптическое волокно 14, и оптический интерферометр для выполнения измерений методом рефлектометрии оптической частотной области вместе с устройством электронной обработки данных, выполненным с возможностью вычисления и суммирования изменений длины сердечника волокна и соответствующих изменений угла или направления волокна для образования формы волокна. Вывод формы волокна из устройства 30 считывания формы волокна может, например, быть в формате таблицы записей, в которой каждая запись содержит поля (di, xi, yi, zi), где di обозначает положение вдоль оптического волокна 14, измеренное как расстояние di от опорной точки (такой как точка, в которой волокно 14 соединяется с устройством 30 считывания), а координаты (xi, yi, zi) являются пространственными координатами этого положения вдоль волокна 14.

[0020] Продолжая ссылаться на фиг. 1, из информации, полученной от датчика 14, 30 формы, детектор 40 петли кабеля выявляет любые петли, которые могут присутствовать вдоль оптического волокна 14 (а, следовательно, также вдоль связанного электропроводящего кабеля 22). Например, детектор 40 петли кабеля обнаруживает приведенную в качестве примера петлю 23. Дополнительно, анализатор 42 резонанса анализирует любую обнаруженную петлю для определения длины окружности петли или длины и/или диаметра петли и оценивает, является ли петля в электропроводящем кабеле 22 резонансной на частоте магнитного резонанса. Форма волоконно-оптического кабеля 14 может быть использована для расчета формы связанного с ним электропроводящего кабеля, поскольку волоконно-оптические и электропроводящие кабели связаны вместе. Если обнаружена потенциально резонансная петля, тогда срабатывает устройство сигнализации и/или блокирующее устройство 44 для информирования технического персонала магнитно-резонансной томографии о возможной проблеме и/или автоматического отключения радиочастотного возбуждения, например, путем блокировки радиочастотного усилителя 7. Как показано на фиг. 1, детектор 40 петли кабеля и дополнительный анализатор 42 резонанса соответствующим образом реализуются компьютером 46, выполненным с возможностью обрабатывать выводные данные формы волокна из считывающего устройства 30 устройства 14, 30 измерения формы для обнаружения петель. В некоторых вариантах реализации изобретения компьютер 46 также может быть выполнен с возможностью реализации магнитно-резонансного контроллера, который управляет магнитно-резонансным сканером 12. В некоторых вариантах реализации изобретения любой компонент или компоненты устройства 30 считывания формы волокна также могут быть дополнительно реализованы компьютером 46. Тревожный сигнал 44, если он предусмотрен, может быть реализован различными способами, например, в виде предупреждающего текста, отображаемого на отображающем компоненте 48 компьютера 46 (возможно, выделенным способом, например, миганием, жирным красным шрифтом и т. д.), звукового тревожного сигнала (предпочтительно в сочетании с отображаемым текстом аварийного сигнала) или тому подобным. Поскольку форма кабеля доступна из детектора 14, 30 формы, в некоторых вариантах реализации изобретения предлагается отображать трехмерную визуализацию формы кабеля на отображающем компоненте 48. Блокирующее устройство 44, если оно предусмотрено, может быть реализовано в виде цифрового или аналогового управляющего сигнала, передаваемого с компьютера 46 на радиочастотный усилитель 7 (например, посредством цифрового кабеля, выделенной аналоговой линии или тому подобным).

[0021] Существуют различные способы, с помощью которых детектор 40 петли кабеля может обнаруживать петлю кабеля. Например, для выполнения одного из таких способов собирают набор точек на кабеле в диапазоне от d1 до dn. Каждые две соседние точки di, di+1 разнесены на расстояние di+1-di, и каждая точка будет иметь соответствующий набор координат, а именно, (xi, yi, zi) для точки di и (xi+1, yi+1, zi+1) для точки di+1. Если кабель образовал петлю, то кабелю придется «перекреститься» самим с собой. Эта точка пересечения может быть распознана как две точки da и db, для которых расстояние db-da достаточно большое для задания возможной резонансной петли и для которой соответствующие координаты находятся достаточно близко друг к другу, например, разрыв √((x_b-x_a )^2+(y_b-y_a )^2+(z_b-z_a )^2 ) меньше, чем заданное пороговое значение T, выбранный для расчета образования петли индуктивным соединением через изоляцию или небольшой воздушный зазор.

[0022] Со ссылкой на фиг. 2 описывается соответствующий процесс, выполняемый детектором 40 петли кабеля и дополнительным анализатором 42 резонанса. Процесс выполняется для обнаруженной формы 50 кабеля, полученной на выходе детектора 14, 30 формы. На этапе S1 ищут пересечение √((x_b-x_a )^2+(y_b-y_a )^2+(z_b-z_a )^2 )<T, начиная с места da вдоль кабеля для каждой точки db, для которой db-da больше, чем некоторое минимальное пороговое значение. Наименьшее пороговое значение выбирают по меньшей мере таким образом, что db-da>T (иначе, прямая часть кабеля будет ошибочно определена как «петля»). В некоторых реализациях изобретения наименьшее пороговое значение выбирают большим для того, чтобы избежать обнаружение небольших петель кабеля, которые настолько малы, чтобы быть резонансными на частоте магнитного резонанса. Этап S1 целесообразно выполнять детектором 40 петли кабеля на фиг. 1.

[0023] На этапе S2 на фиг. 2, если обнаружена петля кабеля, то анализатор 42 резонанса определяет длину её периметра как db-da, а на этапе S3 принятия решения анализатор 42 резонанса определяет, является ли петля кабеля резонансной. В общем случае условие резонанса выполняется, если длина периметра петли такова, что она может поддерживать стоячую волну на частоте 52 магнитного резонанса. Если определяют резонансную петлю, то на этапе S4 активируется устройство сигнализации или блокирующее устройство 44. Если петлю определяют как не резонансную, то процесс переходит на этап S5, на котором выявляют следующую петлю.

[0024] Как отмечалось ранее, анализатор 42 резонанса и соответствующие этапы S2, S3 могут быть опущены. В общем случае, определение вероятности того, является ли данная петля кабеля резонансной на частоте магнитного резонанса, может быть затруднено. Если пересечение не является точным (то есть √((x_b-x_a )^2+(y_b-y_a )^2+(z_b-z_a )^2 ) меньше порогового значения T, но не равняется точно нулю, потому что существует некоторый конечный зазор из-за изоляции или воздушного зазора), тогда зазор вводит емкостный элемент в петлю, и условие резонанса зависит как от длины периметра петли, так и от величины этой емкости. Емкость, однако, также зависит от диэлектрической проницаемости материала зазора (который может представлять собой воздух и/или изоляционный материал в различных долях). Кроме того, точная частота резонанса может зависеть от приложенных градиентов магнитного поля. Соответственно, в некоторых вариантах реализации изобретения анализатор 42 резонанса опущен и вместо этого, детектор 40 петли кабеля работает на интервале Lmin<(db-da)<Lmax, где пределы Lmin и Lmax выбирают для обнаружения петель любой длины периметра, которая может быть резонансной (например, если условие резонанса ожидается для петель порядка десятков сантиметров, значения Lmin~10 см и Lmax~100 см могут быть подходящими). Такой подход, вероятно, будет чрезмерным (т. е. может обнаруживать петли кабеля относительно далеко от условия резонанса), но такая чрезмерная всеохватность может быть полезна для обеспечения дополнительной безопасности, а также потому, что как только образуется петля, её размер может быстро измениться из-за движения объекта исследования.

[0025] Любая петля кабеля, расположенная за пределами области 2 исследования, то есть вне пространства, в котором возбуждающая катушка 5 подает радиочастотные импульсы, не может быть источником индуцированного электрического тока. Соответственно в варианте реализации изобретения, координаты формы кабеля, полученные на выходе детектора 14, 30 формы кабеля регистрируются вместе с системой координат магнитно-резонансного сканера 12, и детектор 40 петли обрабатывает только ту часть кабеля, которая расположена внутри области возбуждения радиочастотным сигналом. В качестве дополнительного преимущества магнитно-резонансное изображение исследуемого объекта может быть пространственно зарегистрировано с формой кабеля в общей системе координат, и это может использоваться для выявления петель, подверженных явлению резонанса и образованных между кабелем 22 и визуализируемым объектом.

[0026] В общем случае, волоконно-оптический блок контроля положения (например, многожильное оптическое волокно 14) может быть прикреплен к любому гибкому электропроводящему кабелю для использования в магнитно-резонансной среде. Эту кабельную сборку предпочтительно изготавливают из материалов, совместимых с магнитно-резонансной томографией и живыми тканями. Например, многожильное оптическое волокно может быть соединено с местным радиочастотным кабелем катушки (как показано) или с электродным проводом электрокардиографа или тому подобным. Вместо того, чтобы образовывать кабельную сборку из оптического волокна и электропроводящего кабеля с помощью кабельных стяжек или тому подобного, также можно предусмотреть более интегральную сборку, например, путем создания кабельного канала, содержащего как оптическое волокно, так и электропроводящий кабель, или посредством предоставления общей оболочки для оптического волокна и электропроводящего кабеля.

[0027] Возможно образование сборки кабеля в составной шланг с использованием единичной системы обнаружения положения. Если формы двух (или более) электропроводящих кабелей контролируются с использованием соответствующих сборок многожильных оптических волокон, то также могут быть обнаружены петли, подверженные явлению резонанса и образованные различными кабелями, опять же, путем обнаружения точек пересечения и определения длины периметра.

[0028] Кроме того, дополнительно следует отметить, что описанные в настоящей заявке способы защиты пациентов могут быть реализованы с использованием энергонезависимого запоминающего устройства, сохраняющего инструкции, считываемые и исполняемые устройством электронной обработки данных (таким как компьютер 46) для выполнения способов, раскрытых в настоящей заявке. Такое энергонезависимое запоминающее устройство может содержать жесткий диск или другой магнитный носитель данных, оптический диск или другой оптический носитель данных, облачное хранилище данных, такой как матрица независимых дисковых накопителей с избыточностью (RAID-массив), флэш-память или другой энергонезависимый электронный носитель данных, или тому подобное.

Разумеется, модификации и изменения будут иметь место у читателей при чтении и понимании предыдущего описания. Предполагается, что изобретение будет истолковано как включающее все такие модификации и изменения в той мере, в какой они входят в объем прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

Группа изобретений относится к обеспечению безопасности пациента при работе с магнитно-резонансным томографом (МРТ). Система магнитно-резонансной томографии (МРТ) содержит сборку кабелей, содержащую электропроводящий кабель и многожильное оптическое волокно, собранное вместе с электропроводящим кабелем для образования сборки кабелей; электрический компонент, соединенный с электропроводящим кабелем кабельной сборки; устройство считывания формы волокна, оптически связанное с многожильным оптическим волокном кабельной сборки и выполненное с возможностью измерения коэффициента отражения света, введенного в многожильное оптическое волокно, и вычисления формы кабельной сборки на основании измеренных значений коэффициента отражения; процессор, выполненный с возможностью обнаружения части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса, на основании формы, вычисленной для многожильного оптического волокна в сборке с электропроводящим кабелем. Технический результат – повышение безопасности работы устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система (10) магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая:

сборку кабелей, содержащую электропроводящий кабель (22) и многожильное оптическое волокно (14), собранное вместе с электропроводящим кабелем (22) для образования сборки кабелей;

электрический компонент (6), соединенный с электропроводящим кабелем (22) кабельной сборки;

устройство (30) считывания формы волокна, оптически связанное с многожильным оптическим волокном кабельной сборки и выполненное с возможностью измерения коэффициента отражения света, введенного в многожильное оптическое волокно, и вычисления формы кабельной сборки на основании измеренных значений коэффициента отражения; и

процессор (46), выполненный с возможностью обнаружения части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса, на основании формы, вычисленной для многожильного оптического волокна в сборке с электропроводящим кабелем.

2. Система (10) по п. 1, в которой устройство (30) считывания формы волокна выполнено с возможностью вычисления формы кабельной сборки способом, включающим в себя этапы, на которых:

обнаруживают изменения длины оптического пути в сердечниках в многожильном оптическом волокне (14) на основании измеренных значений коэффициента отражения и

определяют угол или направление в точке на многожильном волокне (14) на основании обнаруженных изменений длины оптического пути.

3. Система (10) по любому из пп. 1-2, в которой процессор (46) выполнен с возможностью обнаружения в электропроводящем кабеле (22) петли, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса.

4. Система (10) по п. 3, в которой процессор (46) выполнен с возможностью обнаружения указанной петли в электропроводящем кабеле (22) путем обнаружения точки пересечения формы, вычисленной для многожильного оптического волокна в сборке с электропроводящим кабелем.

5. Система (10) по любому из пп. 1-4, дополнительно содержащая:

магнитно-резонансный сканер (12), причем по меньшей мере часть кабельной сборки расположена в области (2) исследования магнитно-резонансного сканера (12).

6. Система (10) по любому из пп. 1-4, в которой электрический компонент (6), соединенный с электропроводящим кабелем (22) кабельной сборки, содержит радиочастотную (RF) катушку (6).

7. Система (10) по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащая:

устройство (44) сигнализации, подключенное для активации процессором (46) при обнаружении части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса.

8. Система (10) по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащая:

возбуждающую радиочастотную катушку (5) и

радиочастотный усилитель (7), функционально соединенный для того, чтобы заставить возбуждающую радиочастотную катушку генерировать радиочастотные импульсы;

при этом процессор (46) дополнительно выполнен с возможностью блокировки радиочастотного усилителя при обнаружении части электропроводящего кабеля, подверженной явлению резонанса на частоте магнитного резонанса.

9. Способ магнитно-резонансной томографии (МРТ), включающий в себя этапы, на которых:

подают радиочастотный (RF) импульс, генерируемый радиочастотной катушкой (20), на визуализируемый объект;

определяют с помощью датчика формы форму многожильного оптического волокна (14) в сборке с электропроводящим кабелем (22) и находящегося под воздействием приложенного радиочастотного импульса; а также

определяют, является ли часть электропроводящего кабеля (22) резонансной на частоте радиочастотного импульса, на основе формы многожильного оптического волокна (14).

10. Способ по п. 9, в котором датчик формы выполнен с возможностью вычисления формы многожильного оптического волокна (14) посредством операций, включающих этапы, на которых:

измеряют коэффициент отражения света, введенного в многожильное оптическое волокно (14);

обнаруживают изменение длины оптического пути в сердечниках в многожильном оптическом волокне (14) в последовательных точках вдоль многожильного оптического волокна на основе измеренного коэффициента отражения и

определяют местоположение или направление многожильного оптического волокна в последовательных точках вдоль многожильного оптического волокна (14) на основе обнаруженных изменений длины оптического пути.

11. Способ по любому из пп. 9, 10, в котором многожильное оптическое волокно (14) выполнено с возможностью контакта с визуализируемым объектом, при этом способ дополнительно включает в себя этап, на котором:

определяют движение визуализируемого объекта на основе изменения во времени формы многожильного оптического волокна (14).

12. Способ по любому из пп. 9-11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

определяют сигнал движения пациента на основе информации, собранной датчиком формы; и

определяют глубину седативного эффекта на основе сигнала движения.

13. Способ по любому из пп. 9-11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

определяют сигнал движения пациента на основе информации, собранной датчиком формы; и

определяют уровень недомогания пациента на основе сигнала движения.

14. Способ по любому из пп. 9-11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

определяют сигнал движения пациента на основе информации, собранной датчиком формы; и

определяют частоту дыхательных движений на основе сигнала движения.

15. Способ по любому из пп. 9-11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

определяют сигнал движения пациента на основе информации, собранной датчиком формы; и

обнаруживают задержку дыхания на основе сигнала движения.