Способ ямр-томографии

, И,",1 М,аРМ Р ПИСА БРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ овательх ои проновы и приука, 1980,ания, 5 ил,ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Всесоюзный научно-исследский проектно-конструкторский и тенологический институт кабельнмышленности(56) Лундин А. Г., Федин Э. И. Ядерный магнитный резонанс, Осменения, - Новосибирск: Нас. 167-172,Чжо 3. Х. и др. Термография наядерном магнитном резонансе с преобразованием Фурье, - ТИИЭР, 1982,т. 70, У 10, с, 36-44,(54) СПОСОБ ЯМР-ТОМОГРАФИИ(57) Изобретение относится к способам вычислительной томографии на основе явления ядерного магнитного резонанса и предназначено для интроскопических исследований в целях медицинской диагностики и неразрушающегоконтроля, Целью изобретения являетсяповышение точности исследований, Сущность изобретения состоит в том, чтовозбуждение эхосигналов зависит отсамих эхосигналов и цели проводимогоисследования В результате происходит адаптивное накопление эхосигналов, учитывающее оценку распределения плотности мощности эхосигналов ираспределение информационной ценностиэхосигнала, задаваемой исследователем в виде целевой функции исследо 1368749Изобретение относится к способамреконструктивной вычислительной томографии на основе явления ядерногомагнитного резонанса (ЯМР) и предназначено для количественных интроскопических исследований различныхсред, результаты которых используются в целях медицинской диагностики инеразрушающего контроля. 10Цель изобретения - повышение точности исследования,На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - сигналы в основных 15точках устройства для первого сканирования; на Фиг, 3 - сигналы в основных точках устройства при реализацииспособа для целевой функции исследования, соответствующей минимуму среднеквадратичной ошибки; на Фиг. 4 -вид возможных целевых Функций исследования; на фиг, 5 - аппроксимацияФункции оптимального распределенияобщего времени наблюдения частей эхасигнала,Устройство содержит блок 1 электромагнитных катушек, включающий катушку основного магнита, радиочастотную катушку и катушки создания градиентов магнитного паля по Осям Х, У иЕ и предназначенный для помещения вовнутреннее пространства исследуемогообъекта блок 2 управления катушкойоснввнага магнита предназначенный35для поддержания напряженности полязаданной величины, блок 3 управленияградиентами магнитного поля вдоль. осей Х, У и 2, пассивный коммутаторпредставляющий собой сборку диодов, сопротивление которой зависитат подвадимсга к ней напряжения, ипредназначенный для защиты входныхцепей приемника 5 от мощных импульсов передатчика, коммутатор включенмежду радиочастотной катушкой, приемником 5 и передатчиком, аналого-цифровой преобразователь б соединенныйс выходом приемника 5, буферчую по"лупроводниковую память 7, предназначенную для запоминания Оцифрованныхэхосигналав и включенную между аналогоцифровым преобразователем 6, блоком ЗВМ 8, полутоновым дисплеем 9,и блоком 10 Формирования интервалов55возбуждения эхосигналов.Причем выход блока 10 формирования интервалов вазбуждечия эхосигналав соединен с программируемым генераторам 11 импульсов, один выход которого соединен с тактовым входоманалаго-цифрового преобразователя 6,а другой - с входом блока 12 управления передатчиком, выход которого соединен с входом передатчика 13. Павыходным интерфейсам ЗВМ 8 соединенас блоком 10 формирования интерваловвозбуждения эхосигналав, полутоновымдисплеем 9, предназначенным для визуализации полученных изображений, иблоком 14 формирования градиентовмагнитного поля, выходы Х, У и 2 которого соединены с многоканальнымцифроаналоговым преобразователем 15,аналоговые выходы которого соединены с блокам 16 предварительного усиления, выходы Х, У и 2 которого соединены с блоком 3 управления градиентами магнитного поля,Способ осуществляют следующим образом.Выбирают метод получения изображения, например однослойную реконструкцию па линейным интегралам. Помещают объект исследования в блок магнитных катушек и Фиксируют его гам,Выбирают плоскость исследуемогосечения Пересылают из ЗВМ 8 в блок14 формирования градиентов магнитного паля координаты наклона плоскостиисследуемого сечения. В блоке 14 формирования градиентов вырабатываютзначения градиентов па осям Х, У и 2,соответствующие ориентации выбраннойплоскости и различным направлениямпроецирования, Значения градиентов,соответствующие первому углу проецирования, поступают в цифроаналоговыйпреобразователь 15, где переходят ваналоговую фсрь, усиливаются блоком16 предварительного усиления и посту"пают в блок 3 управления градиентамимагнитного поля, с выхода которогопоступают на катушки градиентов магнитного поля блока . электромагнитныхкатушек. Одновременна в блок 1 О формирования интервалов возбуждения радиочастотных импульсов подается команда из ЗВМ на формирование последоватепьносги радлаимпульсав с равноотстаящими импульсами возбуждения эхасигналов,выхода блока 1 О формирования интер- в:.пов сформированная последовательно ть загружаец ся в программируемый генератор 11 импульсов, с выхода каК,сА, 1 ъ отношением зторого по команде от ЭВМ 8 поступает в блок 12 управления передатчиком, где выраба-ываются радноимпульсы требуемой частоты и огибающей, которые поступают в блок передатчика 13, где усиливаются, и через пассивный коммутатор 4 поступают на радиочастотную катушку блока 1 электромагнитных катушек.10Одновременно с этим программируемый генератор 11 импульсов начинает вырабатывать тактовые импульсы, поступающие на тактовый вход аналогоцифрового преобразователя 6. По приходу этих импульсов в аналого-цифровом преобразователе 6 происходит оцифровка сигналов, воспринятых радиочастотной катушкой как отклик объекта на электромагнитное возмущение и усиленных приемником 5, Оцифрованные сигналы запоминаются в блоке полупроводниковой буферной памяти 7.На этом заканчиваются действия, связанные с неадаптивным характером воздействия на объект. Вид вырабатываемых при этом сигналов в точках 17-20 устройства показан на фиг. 2 с соблюдением временной привязки (позиции 17,1-20,1).30Начинается адаптация к полученным результатам измерения, для чего на основе записанных в буферезначений ЭВМ производит оценку плотности мощности принятого набора эхосигна 35 лов.Используемый при этом алгоритм зависит от вычислительных возможностей ЭВМ. Например, эхосигналы можно просто сложить и, таким образом, получить оценку плотности мощности эхолсигнала Р(С). 11 олученная оценка плотлности мощности эхосигнала Р(С) передается в блок 10 формирования интервалов возбуждения,.где на основе по лученных данных и предварительно введенной из ЭВМ 8 до начала сканирования целевой функции исследования Г(С), а также априорно установленной для данной аппаратуры дисперсии ошибки 6 формируются интервалы возбуждения эхосигналов в соответствии с со 1Т (У)1 У = ( )Т 1,с55 где Т - максимальное значениефункции оптимального распределения времени наблюдения эхосигнала Т(С) а функция Т 11(у) является обратнойфункциональной зависимостью для функции оценка плотности мощностиизмеряемого сигнала;целевая функция исследования, определяемая характером исследования;дисперсия белого шума ошибок измерения;число возбуждений эхосигналов за отведенное времянаблюдения эхосигналов;номер возбуждения;коэффициенты пропорциональности,С 111 с1л11где С- общее время наблюдения эхосигналов, причем оценка плотностилмощности Р(С) измеряемого эхосигнала производится на основе измерения предыдущих возбужденных эхосигналов,При этом общее время наблюдения эхосигналов Сопределяется временем спин-решеточной релаксации исследуемого объекта и задается априорно так же, как и число Б возбуждений эхосигналов за время Сп, Чем больше И, тем точнее аппроксимация функции Т(С).Сформированные интервалы возбуждения эхосигналов загружаются в программируемый генератор 11 импульсов, с выхода которого импульсы по команде от ЭВМ 8 поступают на блок 12 управления передатчиком, где вырабатываются радиоимпульсы требуемой частоты и огибающей, которые поступают в блок передатчика 13, где усиливаются, и через пассивный коммутатор 4 поступают на радиочастотную катушку блока 1 электромагнитных катушек.Одновременно с этим программируемый генератор 11 импульсов начинает вырабатывать тактовые импульсы, поступающие на тактовый вход аналогоцифрового преобразователя 6. По приходу этих импульсов в аналого-цифровом преобразователе 6 происходит оцифровка сигналов, воспринятых радиочастотной катушкой как отклик объ 1368749екта на электромагнитное возмущениеи усиленных приемником 5. Оцифрованные сигналы запоминаются в блоке полупроводниковой буферной памяти 7,На этом заканчивается сбор информации в адаптивном режиме для однойпроекции,Начинается сбор информации о других проекциях. Из ЭВМ 8 в блок 14формирования градиентов магнитногополя поступает команда на установление градиентов магиитного поля, соответствующих следующему углу проецирования, и процедура адаптивного воз Вбуждения эхосигналов повторяется,При этом используются записанные вбуфер полупроводниковый памяти 7 данные об эхосигналах предыдущей проекции, Одновременно из буфера 7 данныепоступают в ЭВМ, где используются алгоритмом реконструкции для полученияизображения исследуемого сечения,Вид вырабатываемых в адаптивном режиме сигналов в тех же точках (17-20) 2 Вустройства показан на фиг. 3 с соблюдением временной привязки (позиции17.2-20.2),Такие действия производят до техпор, пока не переберут все значенияградиентов и не получат полный наборданных, При этом для каждого направления проецирования вырабатываетсясвоя последовательность интерваловвозбуждения эхосигналов,35Таким образом, последовательностьрадиочастотных импульсов возбужденияэхосигналов изменяется в зависимостиот самого объекта и той цели, которуюставит перед собой исследователь.Переход от одного объектаисследования к другому приводит к смене последовательности радиочастотных импульсов, как и при переходе к другой цели исследования (возможные целевыеФункции 21-"23, Фиг 4),Для метода проекции адаптация происходит в зависимости от направленияпроецирования с использованием дан"ных о предыдущих голученных проекц;50ях.Для метода фурье-преобра.зоваиияадаптация происходит в зависимостиот измеряемой с,роки фурье-образа сиспользованием данных о предыдущихполученных строках.Общий смысл адаптации заключаетсяв том, чтобы чаще наблюдать те компоненты эхосигнала, энергия которых больше, при учете цели исследования и ограничении на время измерения,Поскольку число возбуждений эхосигналов 11 конечно, то происходит аппроксимация функции оптимального распределения общего времени наблюдения эхосигнала ступенчатой функции (фиг. 5), Чем больше Б, тем точнее аппроксимация функции Т(ф).Фор мула из обр етенияСпособ ЧМР-томографии, включающий размещение исследуемого объекта в постоянном магнитном поле, положение градиентов магнитного поля, воздействие на объект радиочастотными импульсами, возбуждение эхосигналов, оцифровку и накопление эхосигналов, многократное повторение укаэанных действий при значениях градиентов магнитного поля, соответствующих получению полного набора данных, реконструкцию изображения с последующей его визуализацией, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности исследования за счет адаптивного режима воздействия на исследуемый объект, измеряют распределение мощности эхосигналов во времени при предыдущем возбуждении эхосигналов и воздействуют на образец радиочастотными импульсами через переменные временные интервалы, величину которых определяют из соотношений(у)1 у = (1 - ) Тю, 1где Т,. - максимальное значениефункции Т(т,) оптимального распределения общего времени наблюдсния эхосигнала,а функция Т:(у) является обратнойфункциональной зависимостью дляфункции(Я+) +с 6 1целевая функция исследования, определяемая характером исследования; дисперсия белого шума ошибок измерения;число возбуждений эхосигналов за отведенное время наблюдения эхосигнапов;где С- общее время сбора эхосигналов;(С ) - величина распределениямощности эхосигнала вовремени,1368749 фмю Составитель В. Майорщинаш Техред М.Дидык Корректор И. Эрдей Редакт 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 8 ВНИИПИ Госу по делах 113035, МосквПодписноерственного комитета СССРобретений и открытийИ, Раущская наб., д