Вычислительный томограф на основе ядерного магнитного резонанса Советский патент 1986 года по МПК G01N24/08 

fi

Изобретение относится к области вычислительной томографии на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и может быть использовано для изучения пространственного распределения химической структуры исследуемых объектов..

Цель изобретения - повышение производительности ,

На чертеже дана блок-схема вычислительного томографа на основе ЯМР,

ЯМР-томрграф содержит центральный процессор 1, программатор 2 с четырьмя выходами, управляемое оперативно запоминающее устройство 3 с двумя входами, устройство 4 управления градиентами, синтезатор 5 несущей частоты, формирователь 6 импульсов с двумя входами, блок 7 формирования селективного импульса с двумя входами, усилитель 8 мощности, при- емно-передающую катушку 9, исследуемый объект 10, Х-градиентную катушку I 1 , У-градиентную катушку 12, Z-градиентную катушку 13, сканирующую катушку 14, блок 15 детектирования сигнала, буфер 16 данных с двумя входами, датчик 17, магнитную систему 18.

Центральный процессор 3 соединен с синтезатором 5 несущей частоты, первым входом управляемого оперативно запоминающего устройства 3, входом устройства управления градиентами и выходами буфера 56 данных, первый вход которого соединен с выходом блока 15 детектирования сигнала, а второй - с BTOpbiM выходом прог рамматора 2,- первый выход которого соединен с устрюйством 4 управления градиентами, третий - с вторым входом управляемого оперативно запоминающего устройства 3j четвертый - с вторьм входом формирователя 6 импульса, выход которого соединен с первым входом блока 7 формирования cexieK- тивного импульса, второй вход которо го соединен с управляемым оперативно запоминающим устройством 3, а выход через усилитель 8 мощности соеди иен с приемно-передающей катушкой 9, которая также соединена с блоком 15 детектирования сигнала, Х-градиент- ная катушка 11, У-градиентная катушка 12, Z-градиентная катуш1са 13 и сканирующая катушка 14, соединенные с устройством 4 управления градиента iMH, а также приемно-передающая ка262162

тушка 9 с исследуемым объектом 10, располохсенным в датчике 17, находящемся в магнитной системе 18.

Устройство работает следующим об5 р азом.

Перед началом сканирова1шя из центрального процессора 1 в программатор 2 загружаются программа управления сканированием, в оперативно

10 запоминающее устройство 3 - значения формы селективного импульса, а в уст- ройствю 4 управления градиентами зна.чение формы Х-градиента У-гради ента, Z-градиента и сканирующего маг1;з нитного поля. Процесс сканирования начинается по команде центрального процессора на программатор 2 и синтезатор 5 несущей частоты. Программатор 2 начинает программу управле20 ния сканированием. Синтезатор 5 несущей частоты генерирует синусоидальные колебания с частотой,, равной частоте ядерного Mai HHTHoro резонанса исследуемого ядра, которые поступают

25 на первый вход формирователя-6 импульса, в котором по командам программатора 2j поступающим через второй вхоДр формируются фаза и длительность 1д пульсов, а также расстояние

3Q импульсами. Сформированная последовательность импульсов поступает на первый вход блока 7 формирования селективного импульса, в котором происходит модуляция амплитудного импульса по форме, задаваемой кодами, поступающими на второй БХОД от управляемого оперативно заломинаю- щего устройства 3 причем управление частотой выборки кодов во время ска35

0

нирования производится программато50

ром 2. Процесс формирования селективного и :1пульса осуществляется с целью получений заданной спектральной формы импульса. Полностью сформирован- „ ная последовательность усиливается в усилителе 8 мощности и передается в приемно-передающую катулшу 9, в которой находится исследуемый объект 10, По команде программатора. 2 устройство 4 управления градиентами выдает сигналы, пропорциональные заданным значениям формы, в Х-гради- eHTifyio катушз у 11 j 5 градиентную катунжу 125, Z-градиентную катушку 13 и сканирующую катушку 14,

55

Возбуждающие импульсы и ,градиен- ты п.€феключаются строго синхронно по командам программатора 2,

3 1

После действия возбуждающих импульсов в приемно-передающей катушке 9 наводится сигнал ЯМР, который

в блоке 15 детектирования подвергается квадратурному детектированию и преобразованию в цифровые коды. Из блока 15 детектирования сигнала цифровые коды поступают через первый вход в буфер 16 данных,на второй вход которого поступают команды с второго выхода программатора 2. Б буфере 16 данных производится накопление данных, которые затем по команде передаются в центральный процессор для дальнейшей математичес- кой обработки.

Перед сканированием из центрального процессора 1 передаются масси- вы данных значений формы радиочастотного импульса объемом 1000 10-раз рядных слов. Аналогичные четыре массива передаются в устройство управления градиентами для задания формы градиентов и сканирующего магнитного поля, В программатор 2 переда-

ется программа, содержащая временную последовательность радиочастотных импульсов и градиентов,

. По команде начала сканирования синтезатор 5 несущей частоты генери- рует рабочую частоту, например, 5 МГц. По управляющим командам формируется рабочая импульсная последовательность, состоящая из 90 и 180-градусных широкополосных и селективных импульсов. Синхронно с радиочастотными импульсами включаются X, У, Z-градиенты. Величина градиентов лежит в пределах 0,1 I ГС/СМ.

Сигнал ЯМР после детектирования и преобразования в цифровую форму передается в буфер данных с двумя входами емкостью 4000 1 6-разрядных слов. После накопления данные по команде программатора 2 с четырьмя выходами передаются в центральный процессор 1, Полученный массив данных представляет собой одну из 128 проекций, необходимых для восстановления ЯМР-томограммы. В силу особенностей релаксационных свойств биологических тканей время между регистрацией отдельных проекций составляет 600 - 1000 мс и, следовательно, одна проек

5 5

0 5

g

д

ция поступает в tiieHTpanbHbw процессор 1 с этим интервалом. Это позволяет организовать математическую обработку данных за это время.

Сокращение времени получения одного изображения существенно повьша- ет производительность ЯМР-томографа, так как при одном обследовании необходимо получать 1 О - 20 ЯМР-то- мограмм, а время обработки изображения составляет половину времени операции съемки.

Формула изобретения

Вычислительный томограф на основе ядерного магнитного резонанса, содержащий магнитную систему с расположенным в ней датчиком, включающим Х-градиентную катушку, У-градиент- ную катушку, Z-градиентную катушку и сканирующую катушку, соединенные с устройством управления градиентами, и приемно-передающую катушку с исследуемым объектом, выход которой соединен с блоком детектирования сигнала, формирователь.импульсов с двумя входами, первый вход которого соединен с синтезатором несущей частоты, блок формирования селективного импульса, первый вход которого соединен с формирователем импульсов, выход - с усилителем мошрости, о т- личающийся тем, что, с целью повышения производительности, в него дополнительно введены программатор с четырьмя выходами, управляемое оперативно запоминающее устройство с двумя входами, буфер данных с двумя входами, причем вход программатора соединен с центральным процессором, первый выход - с устройством управления градиентами, второй выход - с вторым входом буфера с двумя входами, первый вход которого соединен с блоком детектирования сигнала, а выход - с центральным процессором, третий выход - с вторым входом управляемого оперативно запоминающего устройства, первый вход которого соединен с центральным процессором, а выход - с вторым входом блока формирования селективного импульса, и четвертый выход - с вторым входом формирователя импульсов.

Составитель С-,Рыков техред к.Вонкало корректор А.Зимокосов

Заказ 2118/36

Тираж 778- Подписное

ВНИШТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной томографии на основе ЯМР и может быть использовано для изучения пространственного распределения химической структуры исследуемых объектов. Цель изобретения - повышение производительности. Устройство содержит магнитную систему, систему катушек, а также блок детектирования сигнала, формирователь импульсов, синтезатор несущей частоты,блок формирования селективного импульса и усилитель мощности. Кроме того, в него дополнительно введены программатор, управляемое оперативно запоминающее устройство, буфер данных и центральный процессор. В силу особенностей релаксационных свойств биологических тканей время между регистрацией отдельных проекций составляет 600-1000 мс. Предлагаемое устройство позволяет организовать математическую обработку данных за это время. 1 ил. с сл 1C 1C а 1C