Способ вычислительной томографии на основе ядерного магнитного резонанса

(5 4 С 01 Б 24/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ( 2 тш/ ТЬ, 1 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзньй научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности(56) Хиншо Ч.С., Лент А.С. Основы ЯМР- визуализации: от уравнения Блоха к 1 уравнению визуализации, ТИИЭР, 1983, 1 т.71, 9 3, с.77-98.Авторское свидетельство СССР У 1467476, кл. С 01 И 24/08, 1986.(54) СПОСОБ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТОМОГРАФИИНА ОСНОВЕ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА(57) Изобретение относится к вычислительной томографии на основе ЯМР иможет быть использовано для визуализации пространственной структуры исследуемых объектов. Целью изобретенияявляется повышение точности измеренийза счет уменьшения влияния неоднородности постоянного магнитного поля.Исследуемый объект с характернымразмером Ь и временем спин-решеточнойрелаксации Т помещают в постоянноемагнитное поле, воздействуют на негоселективным радиочастотным импульсом 2при наличии Е-градиента магнитногополя и, повторяя циклы сканированияпри разных значениях У градиентамагнитного поля регистрируют сигналЯМР, а по полученным данным вычисляют ЯМР-томограмму, причем Х-градиентмагнитного поля включают одновременно с У-градиентом магнитного полячерез интервал времени С = Т/2 Б,где Б - число частиц матрицы ЯМРтомограммы, выключают Х- и У-градиенты магнитного поля и воздействуют наисследуемый объект последовательносотью 180 радиочастотных импульсов(180 - (, - С )и, где и 1 - М,л л,с, = (, регистрируют сигналЯИР в течение интервала С, , суммируют полученные данные и присваиваюткаждой сумме порядковый номер п,причем для вычисления ЯМР- томограммыформируют новый массив данных, состоящий из этих сумм, расположенных впорядке возрастания номера и, и вовремя интервала о воздействуют Хградиентом магнитного поля, величинакоторого не изменяется иэ соотношенияС(С)Й2/Т Ь величина У-градиента магнитного поля в зависимостиот номера цикла сканирования ш определяется из соотношенияС (С)дг.оИзобретение относится к вычислительной томографии на основе ядерного магнитного резонанса и может быть использовано для визуализации пространственной структуры исследуе. мых объектов.Цель изобретения - повышение точности измерений путем уменьшения влияния неоднородности постоянного 10 магнитного поля.На чертеже представлена временная диаграмма последовательности радиочастотных импульсов и градиентов магнитного поля. 15Способ вычислительной томографии на основе ядерного магнитного резонанса осуществляют следующим образом.При воздействии на исследуемый объект, помещенный в постоянное 20 магнитное поле, 90 селективным радиочастотным импульсом при наличии Е градиента магнитного поля в нем возбуждаются только спины ядер, находящиеся в плоскости, перпендикулярной 25 оси 2. Иирина выделенного слоя опреоделяется спектром 90 селективного импульса и величиной градиента магнитного поля, Дпя получения пространственного разрешения по координате Х З 0 вводится Х градиент магнитного поля С(й). Введя величину неоднородности магнитного поля, получаемН(Х у) Н, + ДН(х, у) + С(С)х,35где Но - однородное магнитное поле;ЬН(х, у) - отклонение напряженностимагнитного поля От Нб вточке (х, у).40После воздействия 90 радиочастотным импульсом от каждой точки исследуемого объекта имеем сигнал, зависящий от характерных времен, спин-решетчатой Т и спин спиновой Т релаксации 45 исследуемого объекта. Выражение для сигнала ЯМР от всего объекта с учетом составляющих магнитного поля получается с помощью интегрирования по координатам Х и У, Суть изобретения состоит в том, что предлагается регистрировать зависимость амплитуды сигнала ЯМР 8 от С и фазы "С(С)С. В этом случае членДН(х)й можно компенсировать с помощью специальной последовательности радиочастотных импульсов в сочетании с определенной функцией С(1). В частности, это реализуется следующим образом. После 90 селективного импульса в течение интервала времениодновременно включаются градиенты магнитного поля С и С. За это время происходит изменение фазы как за счет градиентов магнитного поля, так и за счет неоднородности магнитного поля ДН(х). После интервала ь градиенты магнитного поля Си С выключаются и на исследуемый объект воздействуют 180 радиочастотным импульсом, который изменяет ориентировку магнитных моментов относительно ДН(х) и происходит восстановление сигнала ЯМР, которое принято называть эффектом спинового эха.Проинтегрировав этот сигнал по времени в интервале ь, получаем среднее значение сигнала ЯМР. Вследствие изменения Сот одного цикла сканирования к другому и вследствие дополнительной подфазировки в интервале времени , в течение которого снова включается градиент магнитного поля С, и после следующего 180 радио"о частотного импульса после интегрирования сигнала можно получить полный набор данных для визуализации. Амплитуда градиентов магнитного поля в данном случае выбирается следующим образом.В силу того, что ЙН(х, у) уже не влияет на процесс сканирования, величины градиентов выбираются только из ограничения, связанного с тем, что вследствие спин-спиновой релаксации происходит естественное уширение линии спектра сигналов ЯМР. Можно еще учитывать уширение вследствие химического сдвига или Т, но в большинстве практических случаев это не требуется, а в случае необходимости его можно учесть аналогичным образом. Известно, что уширение линии вследствие Т равно на половине амплитуды 2/Т, следовательновеличину градиентов необходимо выбирать так, чтобы выполнялось условиел2 лС а = - -"- т,ьЭто следует из того, что для разделения 11 точек в спектре при есте,ственном уширении линии 2/Т , должно1 выполняться условие 2В следствие того, что в данномслучае сигнал регистрируется без градиента магнитного поля, важно изменение фазы за время, следовательно,) С(Н - - -"- 2 сНт,ьВ силу того, что подфазировка проводится и раз, следовательно, для каждого шага подфаэировки должно вы 10 полняться условиел2 лС(е)1 - - -"- 1 т,ьо15Изменения фазы эа счет У-градиента магнитного поля не суммируются, поэтому необходимо изменить амплитуду градиента С в зависимости от номера цикла сканирования ш 202 сшС (с)йт,ьфгде ш изменяется в пределах от 1 до И.П р и м е р. Исследуемый объект 25 со временем спин-спиновой релаксации Т = 510 с и характерным размером-10,5 м помешают в постоянное магнитное поле с напряженностью 0,14 Т и относительной неоднородностью 1 О Число точек матрицы ЯИР-томограммы М128. Длительность интерваловл - 5 о 3, == 10 с. Длительность 80 радиочастотного импульса 5 10 с. Величина Х-градиента магнитного поля 1,810 , Т/м; У-градиента - ш 8 й 10Т/м; ш1-128; С, Ссопят.Применение предлагаемого метода позволяет в 1000 и более раз уменьшить40 влияние неоднородности постоянного магнитного поля, что ведет к упрощению технологии изготовления магнитных систем и, следовательно, к снижению стоимости всЕго томографа.Формула изобретенияСпособ вычислительной томографии на основе ядерного магнитного резонанса, заключающийся в том, что исследуемый объем с характерным размером Ь и временем спин-решеточной релаксации Т помещают в постоянное магнит%ное поле, воздействуют на него селективным радиочастотным импульсом при наличии 2-гардиента магнитного поля, затем воздействуют Х и У-градиентами магнитного поля и, повторяя циклы сканирования при разных значениях У"градиента магнитного поля, регистрируют сигнал ЯМР, при этом первоначально Х-градиент магнитного поля включают одновременно с У-градиентом магнитного поля через интервал времени о после начала воздействия селективным радиочастотным импульсом, где с = Т/211, а Я - число точек матрицы ЯМР-томограммы, затем на исследуемый объект воздействуют последовательноюстью 180 - радиочастотных импульсов (180 - , - ) и, где ил л фъ изменяют от 1 до 11, а с, : с ь, и регистрируют сигналы ЯМР, по величине которых с помощью Фурье-преобразователя вычисляют ЯМР-томограмму, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерений за счет уменьшения влияния неоднородности постоянного магнитного поля, во времяо действия последовательности 180 импульсов на исследуемый объект дополнительно воздействуют Х-градиентом магнитного поля в течение интервала Ъ, при этом величину С(й)У-градиента магнитного поля выбирают из соотнршенияс ,л2 сшть1 С (С)йСгде ш - цикл сканирования, изменяющийся от 1 до Ы;гиромагнитное отношение, а величину С(С)Х - градиента магнитного поля - из соотношениял1 с(с)ао1 т,ьа ЯМР-томограмму вычисляют по массиву данных, получаемых иэ усредненных значений сигналов ЯМР, измеренных в течение интервала с, при укаэанных изменяющихся значениях и и ш.1 529088 Составитель В.ИайоршинС.Лисина Техред Л.Сердюкова Корректо рни Редак Подписно краж 7 7 Ь 33/38 ВНИИПИ зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул арина, 101 осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5