Способ томографии на основе ядерного магнитного резонанса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИ С 01 Н 24/ ТВУ ерои 1, и вр речаксчции е магнитно еие немпоиепа.че Н стью йНоселекрактерцым раз ин-решоточцой шают в постояннос относительной учно-исследовател рукторский и тех неоднородно него 90 -ць здействуют ои протинным радионаличии 2 - гра гатт ка И.,Рубаш ч ) ест Роиггегю.гЬ Мос 11- гйос 1. - ТЕЕЕсгепсе 1982 Основы ЯМ л Блоха к ТИИЭР (рус 1, 11 3, а величина Уоля определлетс)с 1 г = НСН,/1 гни тно вий: 5 з у ил. к области относит Изобретеци омографии на итного резо ользовано дл ерного магет быть исации прост- сследуемых основе яданса и моя визуалигруктуры и е анственнои сбъектов. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ТОРСНОМУ СВИДЕТ(22) 31,12,86 (46) 23.03.89. Бюл (71) Всесоюзный на ский проектцо-коне нологический ицс тц мышпенности(53) 537.635,082(г 56) Бопеш Н.В. ес 1, 1)1.ггапзХогш ИМН ТоноргарНудес 1 Кишаге 1 сг- Егцзг шегапзасГгоп оп Ицс 1 еаг Б8-29, 11 1, р. 493-499.Хиншоу У.С., Лент А,Х.изуализации: от уравцениравнению визуализации.кий перевод), 1983, т. 777-88.(54) С 11 ОСОБ ТОМОГРАФИИ НА ОСНОВЕЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА(57) Изобретение относится к томографии на основе ядерного магнитного резонанса и может быть использовано для визуализации пространственной структуры исследуемых объектов.Цель изобретения - сокращение времени измерения. Исследуемый объект с 8014674 частотным иигульсои придиецта магнитного поля, затем воздействуют с-градиентом магнитного поля, регистрируют сигнал ЯМР в присутствии Х-градиента магнитного поля и, повторял циклы сканирования при разных значениях Ъ-градиента магнитного поля, включают одновременно с У-градиецтои магнитного поля через интервал време)п С = Т /2 И -2 107, где г 1 - размер матрицы ЯМ 1-томограммы, выключают У в градие магнитного поля и воздействуют ца объект носледовательцостью 180 -цых радиочастотных импульсов (180 - )п,где и = 1 - 11 - номер цикла скацироваия, сс, = с, =(, регистрируют сигнал ЯМР в течении интервалал времени с а во время интервала с, воздействуют У-градцецтои магнитного поля, причем величина Х-градиента магнитного поля постоянна и равна С= 6 Н 1 Н,/1. градиента Целью изобретения является сокра ние времени измерений,На фиг. 1 представлены временные аграммы подачи радиоимпульсов; на г. 2-4 - диаграммы подачи градиец в магнитного поля по осям 2, Х исоответственно; на фпг. 5 - диаграммы появления сигналов ядерного магнитного резонанса (ЯМР),Метод вь 1 числительцой томографиина основе ядерного магнитного резонанса осуществляется следующим образом,При воздействии ца исследуемыйобъект, помещенный в постоянное маг Орнитное поле, 90 -цым селективным ра, -диочастотным импульсом (фиг; 1) приналичии Х-градиента магнитного поля(фиг. 2) в цем возбуждают толькоспины ядер, цаходя 1 цихся в плоскости, 15перпендикулярной оси Е. Ширина выделенного слоя зависит от спектра 90 -ного селективного рациочастотногоимпульса и величипь 1 7,-градиента магнитного поля. Направление выделения 2 Ослоя выбрапо чисто условно, аналогичным образом можно выделить слойв любом направлении, включая Х и У. -градиенты магнитного поля (фиг. 3и 1) или любую линейную комбинацию 25градиентов магнитного поля.Все дальнейшие рассужде 1 ия относятся к двухмерному спою, лежащему в плос 1 сости ТЕ. ДЛЯ ТОГО,тобы полу Д чить данные, цеобходимые для получепця ЯГР-томограммы ввести кодировку резонансных условий по оси Х - с помошью Х-градиента магнитного поля С (с ) и по оси У - с помощью 1-гра 35 диепта магнитного поля С(1;). Например, пусть псследуемьй объект помещается в постоянное магнитное поле Н , тогда резонансные условия записываются слсцу 1 ощим образом:40где у, - резонансная частота сигнала ЯМР;гиромагпитное соотношение.Налагают ца исследуемьп 1 объект дополнительно градиент маг 1 п 1 тного пОлянапример, С(Г.), тогда50 где х - координата точки исследуемого объекта.Следовательно, резонансные условия определяются теперь так:И ="Ыр+С(Ф.) х = Ир+ " Сх. 55Таким образом, резонансная частота зависит от координаты х, следовательно, спектр сигнала ЯМР теперь содержит информацию, которая свя 1. на с координатой любой точки Х ис - следуемого объекта. В реальных условиях постоянное магнитное поле Нидеально и имеет неоднородность, . обозначают ее Н. Тогда для того, чтобы разделить в спектре сигнал ЯМР К точек, необходимо чтобы выполнялось условиеС(С)где Ь - характерньй размер исследуемого объекта;И в -размер матрицы ЯМР-томограммы.Отсюда вытекает условие, определяющее величину градиента:АН ИСхС точки зрения получения максимального соотношения сигнал/шум необходимо, чтобы градиент магнитного поля С (с) бып как;1 окно меньше, так как при увеличении градиента увеличивается ширина спектра сигнала ЯМР и, следовательно, уменьшается соот - ношение сигнал/шум,Таким образом, оптимально величина градиента магнитного поля определяется из соотношения11 Н МС (с)хВсе рассуждения справедливы и для С. Однако предлагаемьй способ кодировки резонансных условий справедлив только для одномерного случая. Этим способом нельзя осуществлять кодировку и по Х и по У, так как при одновременном включении двух градиентов, они сум 1 п 1 руются и получается опять одномерная кодировка, но только по суммарной оси.В предлагаемом способе кодировка сигнала ЯМР, необходимая для получения указанной матрицы, производится с использованием спицового эха, которое генерируется последовательрностью 180 -ных радиочастотных импульсов (фиг. 1):(18 Олгде , и с - временные интервалы;л ли - номер цикла сканирова ция .лВеличина временных интервалов с,л иопределяется соотношением (лО 2 -- с Д ител ьность с. б 1 Рас тсяиз тех услои 1 Й, чтобы амплитуда сигнала Ж 1 Р уменьшилась не более чемв е раз эа общее время регистрации,следовательно, из услови,можно определить2Т2 ИДлительность . может быть выбрана и меньше, однако это влечет за собой увеличение амплитуды градиентов магнитного поля, что вызывает увеличение полосы приема сигнала ЯМР и, следовательно, увеличивается шум.Пауза между 180 -ными рапиочастотОными импульсами, равная 2 О, специально разбита на два интервала. Во время первого интервалапроисходит регистрация сигнала ЯМР, а вовремя второго осуществляется процесс подфазировки. При этом необходимо особо отметить, что в способе используется эффект накапливания кодирующей фазы по У-оси за счет суммирования выборного воздействия в пнтерва/Ъ, О лепоследовательности 180 -ньх радиочастотных импульсов. Это позволяет уменьшить У-градиент магнитного поля более чем на два порядка, С другой стороны градиенты магнитного поля С, С и С в этом случае постоянно и, следовательно, для его реализации не надо иметь сложную систему управления, которая изменяет амплитуду, например, СО 1-градиента в соответствии с заданной функцией. Управление в предлагаемом способе осуществляется в ключевом режиме. Как уже показано, для того чтобы разрешить К точек, необходимо иметь градиент магнитного поля равный3Ь Следовательно, приращение кодирующей фазы при каждом цикле сканирования должно быть1 Н с 2 Н 1 Н 1, НВ общем виде можно записатьл Нл чС ЙТЬВ случае, если С(С)-сопзС, тоЬННСЬ 11.ОС 1 Е 1 Л. У .1 Л 1Г:дентв магнитно о по я 1,т;1;1 апн 1 йносит О 111 ку 1 О коорд 1 лате в Я,Р5томограмме. Принято ситать, " О гоч -ность Онредсления координаты в 5 Р 1 Ртомограмл 1 е должна входться в пределах 1 К, то обусловле 11 О как аппаратурными сакторами, так и точностью 10 вь 1 чсе 1 п 11. Уже достаточно полного. устранения артефактов, вызванных отклонениями амплитуды градиентов от заданной величины, необходимо, чтобы это отклонение было не более 0,17.15П "р и м е р. Исследуел 1 ьп объектсо временел спин - спиновой реализацииТ = 5 х 10 и характерньм размером Ь2поменяют. в постоянное магнитное поле 20 напряженностью 0,1Т и Относитель ной неоднородностью 5 х 10 . ЛлительОность 90 -ного селективного радиочас тотного 11 мпульса 1 О Т/л 1. Размерматрицы П 1 Р-тол 1 ограл 1:1, 128. Длитель ность интервалоп с. = 1=,0с.Дпительность 180 -Ого радиочастотного импульса Зх 10 " с,Использование метода позволит в.500 раз по сравне 1 лиа с известным ме тодом сократить Грем сканроваыяВ 128 раз уменьшить величину У-градиента магнитного поля, а, следовательно, потребуется в " 10000 раз меньшаямощность питания Ъ.-градиента магнит 1 я. Кроменты магнитного поля ил 1 еют строгоопределенную амплитуду, которая не меняется по величине, это значительно упрощает систему управлен 11 я гради О етами магнитного поля. 06 Ое времясканирования составит х 10 с.формула изобретенияСпособ томографии на основе ядерного магнитного резонанса (И 1 Р), заключающийся в том, что исследуемый объект с характерным раэл 1 ером Ь И временем спин-решеточной релаксации Т 2 помещают в постоянное магнитное поле ПО с относительной неоднород- ностью ЬН , воздействуют на негоО О90 -ным селективным радиочастотным импульсом при наличии 2-градиента магнитного поля, затем воздействуют У-градиентом магнитного поля, регистрируют сигнал Е 1 Р в присутствии Х-градиента магнитного поля и, повторяя циклы воздействия при разных14674 Уб где и = 1 - И - номер цикпа йоздейа величина У-градиента магнитногополя определяется из условий о5 С (е )с 1 г.Составитель В. Майоршинедактор Н, Бобкова Техред Л.Сердюкова рректор М. Васильева Заказ 2458В 1 Ц 1 НРИГираж 789 Подписное обретениям и открытия Раушская наб., д. 4/5 ц ГИП СССР твенцого комитета по 11303 5, Москва, 1(-3 роизводствеццо-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарица,значениях У.-градиента магнитного поля, по полученным данным вычисляют ЯМР-томограмму, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения времени измерений, Х-градиент магнитного поля включают одновременно в У- градиентом магнитного поля через интервал времени=+ 107., где И2 И размер матрицы ЯМР-томограммы, выключают У-градиент магнитного поля и дополнительно воздействуют на объект последовательностью 180 -ных радио -очастотных импульсов ствия;л л р0 = орегистрируют сигнал ЯМРлв течение интервала времени с, а5лво время интервалавоздействуютУ-градиентом магнитного поля, причемвеличина Х-градиента магнитного поляпостоянна и равна10 ЬН. 1 Ч НСх