Устройство для получения магниторезонансных интроскопических изображений Советский патент 1986 года по МПК G03H3/00 

Изобретение относится к интроско- пической технике, основанной на ядерном магнитном резонансе (ЯМР) или электронном парамагнитном резонансе (ЭПР), и может быть использовано 5 в физиологической химии, биологии, медицине,- физике твердого тела, плазменных термоядерных исследованиях и других областях.

Целью изобретения является рас- О ширение функциональных возможностей устройства за счет ускорения процесса получения интроскопического изображения и улучшение условий проведе- ния медико-биологических иссладова- tS НИИ путем исключения быстро изменяю- щихся градиентов магнитного поля.

На фиг.1 представлена функциональ- ная схема предлагаемого .устройства; 2о на фиг,2 - временные диаграммр 1, поясняющие процесс записи голограммы в устройстве.

Предложенное устройство содержит соленоид 1,, четырехкатушечное устрой-- 25 ство или другую систему для создания магнитного поля, внутри которой находятся градиентные катушки 2 и установлен исследуемьсй объект 3, Рупорная антенна 4 направлена , на исследуемый объект, вторая рупорная антенна 5 создает опорный СВЧ-пучок, Обе антенны питаются от СВЧ-генератора 6. Приемник 7 голограммы установлен вблизи исследуемого объекта и рупорной антенны опорного п-учка и связан че-- рез устройство 8 восстановления голограммы с дисплеем 9. Времязадающий генератор 10 соединен с СВЧ-те-- нератором и приемником голограммы. Для питания градиен-гных катушек имеется устройство 11 управления градиентами.

На фиг о 2 представлены временные, .диаграммы, поясняющие процесс записи голограммы в -устройстве. Здесь 12 - возбуждающий (насыщающий) СВЧ-им- пульс, излучаемый антенной 4; 13 - п-образный импульс, блокирующий приемник 7 голограммы на время действия мощного возбуждающего СВЧ-импульса 12; 5 14 - магниторезонансный сигнал (сигнал спада свободной индукции - ССИ или ЭХО); 15 - опорньш СВЧ-импульс,, излучаемый антенной 5.

Устройство работает следуюЕ1ИМ об- разом. .

, Исследуемый объект 3 помещается в однородное магнитное поле солено1249472 . - 1

ида 1 и с помощью градиентных-.кату35

шек 2 вьщеляется слой, в котором поле соответствует ЭПР или ЯМР. Этот слой возбуждается (насыщается) мощными СВЧ-импульсами 12, излучаемыми антенной 4. 1л.я вьшолнепия условий магнитного резонанса и создания оп- тимапьных условий когерентности рупор 4 направляется по оси соленоида или перпендикулярно ей в зависимоети от типа излучаемой волны. После окончания этих импул-ьсов возникают когерентные сигналы ССИ (эхо) 14; они достигают поверхности приемника голограммы, куда приходят также волн опорного сигнала 15 от антенны 5. За пись голограммы происходит за время в тё-чение определенного числа циклов формирования сигнала ССИ (эхо), что необходимо для улучшения отношения сигнал-шум. Бремя t определяется длительностью высококогерентной части сигнала. Из записанной голограммы затем с помощью восстанав ливающей системы 8 формируется изображение (томограмма), которое наблюдается на экране дисплея 9.

Устройство позволяет получить непосредственно и трехмерное изображение всего объекта, В этом случае не надо создавать градиенты магнитного поля| объект помещается в однородное магнитное поле с напряженностью, соответствующей ЭПР или ЯМР, и так же как при снятии томограммы, записывается голограмма, а затем восстанавливается изображение. При этом на дисплее наблюдается как бы прозрачный предмет, у которого контраст (или условный цвет) внутренней струк туры зависит от плотности спинов и времени релаксации. Наличие голограм мы позволяет при восстановлении в реальном времени покрутить об5ьект, т„е. заглянуть в него под разными углами.

Возможность создания подобной го- лограм1 1Ы вь текает из того факта,что сигналы СИИ (.эхо) и СВЧ-колебания ко герентны. Запись голограммы ведется

либо от некоторого слоя объекта, который выделяется постоянным градиентом магнитного поля, либо от всего объекта, находящегося в .постоянном магнитном поле. В обоих случаях значение магнитного поля устанавливается таким, чтобы был магнитный резонанс. Голограмма записывается одновременно от всех точек слоя или

5

шек 2 вьщеляется слой, в котором поле соответствует ЭПР или ЯМР. Этот слой возбуждается (насыщается) мощными СВЧ-импульсами 12, излучаемыми антенной 4. 1л.я вьшолнепия условий магнитного резонанса и создания оп- тимапьных условий когерентности рупор 4 направляется по оси соленоида или перпендикулярно ей в зависимое . ти от типа излучаемой волны. После окончания этих импул-ьсов возникают когерентные сигналы ССИ (эхо) 14; они достигают поверхности приемника 7 голограммы, куда приходят также волны опорного сигнала 15 от антенны 5. Запись голограммы происходит за время в тё-чение определенного числа циклов формирования сигнала ССИ (эхо), что необходимо для улучшения отношения сигнал-шум. Бремя t определяется длительностью высококогерентной части сигнала. Из записанной голограммы затем с помощью восстанавливающей системы 8 формируется изображение (томограмма), которое наблюдается на экране дисплея 9.

Устройство позволяет получить непосредственно и трехмерное изображение всего объекта, В этом случае не надо создавать градиенты магнитного поля| объект помещается в однородное магнитное поле с напряженностью, соответствующей ЭПР или ЯМР, и так же как при снятии томограммы, записывается голограмма, а затем восстанавливается изображение. При этом на дисплее наблюдается как бы прозрачный предмет, у которого контраст (или условный цвет) внутренней структуры зависит от плотности спинов и времени релаксации. Наличие голограм мы позволяет при восстановлении в реальном времени покрутить об5ьект, т„е. заглянуть в него под разными углами.

Возможность создания подобной го- лограм1 1Ы вь текает из того факта,что сигналы СИИ (.эхо) и СВЧ-колебания когерентны. Запись голограммы ведется

либо от некоторого слоя объекта, который выделяется постоянным градиентом магнитного поля, либо от всего объекта, находящегося в .постоянном магнитном поле. В обоих случаях значение магнитного поля устанавливается таким, чтобы был магнитный резонанс. Голограмма записывается одновременно от всех точек слоя или

объекта и из нее непосредственно восстанавливается магниторезонансное изображение. При этом исключается сложная вычислительная обр аботка данных (многократныеФурье -прёобра- зевания и реконструкции по проекциям). В результате требуется меньше времени для получения объемного изображения, чем в известных методах, и отсутствуют нежелательные явления, связанные с многократ11ым изменением градиентов магнитного поля.

фиг.1

UJ

l-T

74

Г5.

птт.

/

ЛЕШ-: f

Редактор А.Шандор

Составитель В.Аджалов Техред Н.Бонкало

Заказ 4322/47 . . Тираж 436Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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

Сри.2

Корректор А..Зимркосов