CN105411588B - Mri设备的安全监控装置及方法 - Google Patents

Mri设备的安全监控装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105411588B
CN105411588B CN201510718247.1A CN201510718247A CN105411588B CN 105411588 B CN105411588 B CN 105411588B CN 201510718247 A CN201510718247 A CN 201510718247A CN 105411588 B CN105411588 B CN 105411588B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sar
energy
pns
value
transmitting coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510718247.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105411588A (zh
Inventor
封勇福
谢强
钱江
肖绍旻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Original Assignee
Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd filed Critical Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority to CN201510718247.1A priority Critical patent/CN105411588B/zh
Publication of CN105411588A publication Critical patent/CN105411588A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105411588B publication Critical patent/CN105411588B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7285—Specific aspects of physiological measurement analysis for synchronising or triggering a physiological measurement or image acquisition with a physiological event or waveform, e.g. an ECG signal
    • A61B5/7289—Retrospective gating, i.e. associating measured signals or images with a physiological event after the actual measurement or image acquisition, e.g. by simultaneously recording an additional physiological signal during the measurement or image acquisition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0266—Operational features for monitoring or limiting apparatus function

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及一种MRI设备的安全监控装置，包括：RF信号输入模块，采集并输入RF信号；SAR值监控模块，接收所述RF信号，计算SAR值；梯度信号输入模块，采集并输入梯度信号；PNS刺激监控模块，接收所述梯度信号，计算PNS刺激值；***管理模块，当所述SAR值监控模块和PNS刺激监控模块的计算结果超出阈值时发出警报信号至上位机；其中，所述SAR值监控模块，包括：第一SAR滑动平均值计算子单元，用于计算第一SAR滑动平均值；第二SAR滑动平均值计算子单元，用于计算第二SAR滑动平均值，所述第一SAR滑动平均值对应的采样时间长于所述第二SAR滑动平均值对应的采样时间。

Description

MRI设备的安全监控装置及方法
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，特别涉及磁共振成像设备中患者的安全监控装置及其方法。
背景技术
在磁共振成像(以下简称为：MRI)技术中，随着磁共振主磁场场强的增加，射频激发脉冲(以下简称为：RF脉冲)的功率也随着增加，RF脉冲所负载的能量部分以热量形式释放出来，被人体部位吸收，导致其体温的升高。如果对RF脉冲产生的热量不加以控制，其产生的热量会造成患者局部灼伤、心率过速、昏迷甚至死亡。因此，高场强的磁共振设备中，为了避免造成患者局部热损伤等问题，MRI扫描引入了一种全新的防护概念，即射频能量吸收率，射频能量吸收率(Specific Absorption Rate，以下简称为：SAR)是人体单位体重在单位时间内所吸收的射频能量，计量单位为W/kg。SAR值作为评估RF脉冲造成的人体组织内能量分布的指标，能有效的衡量RF脉冲对人体体表温度上升造成的影响，同时反映人体组织受到的热损害的可能性。
除所述的RF脉冲引起的人体组织受到的热伤害以外，在MRI设备中，梯度线圈的梯度场快速切换也会引起人体神经末梢激发出电流，从而刺激人体的外周神经(PeripheralNervous System，以下简称为：PNS)与肌肉，特别刺激心脏，会产生人体刺痛感。
目前针对MRI产品，美国的FDA(Food and Drug Administration：美国食品药品监督管理局)等，都对安全指标法律法规方面做了定义。现有技术的难点在于如何进行SAR值和PNS刺激值的精确计算。由于计算的方式多种多样，没有统一的方法可循，特别是1.5T向3T发展，导致磁场强度越来越高；而单通道向多通道发射发展，导致计算越来越复杂，同时FDA等对这些方面要求越来越严格，加剧了理论研究到临床实践的难度。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的难点，提出了一种计算不同采样时间的SAR值和PNS刺激值的实时在线监控***。
为解决上述问题，本发明提供一种MRI设备的安全监控装置，包括：
RF信号输入模块，采集并输入RF信号；
SAR值监控模块，接收所述RF信号，计算SAR值；
梯度信号输入模块，采集并输入梯度信号；
PNS刺激监控模块，接收所述梯度信号，计算PNS刺激值；
***管理模块，当所述SAR值监控模块和PNS刺激监控模块的计算结果超出阈值时发出警报信号至上位机；
其中，所述SAR值监控模块，包括：
第一SAR滑动平均值计算子单元，用于计算第一SAR滑动平均值；
第二SAR滑动平均值计算子单元，用于计算第二SAR滑动平均值，
所述第一SAR滑动平均值对应的采样时间长于所述第二SAR滑动平均值对应的采样时间
可选的，所述第一SAR滑动平均值计算子单元和第二SAR滑动平均值计算子单元分别包括：
全身SAR值计算器，用于计算全身SAR滑动平均值，及
局部SAR值计算器，用于计算局部SAR滑动平均值。
可选的，所述安全监控装置，还包括：
解调模块，将RF信号解调为基带小信号后发送给SAR值监控模块。
可选的，所述安全监控装置，还包括：
光口模块，接收RF信号，消除所述RF信号中的干扰，并发送给SAR值监控模块，和/或，接收梯度信号，消除所述梯度信号中的干扰，并发送给PNS刺激监控模块。
可选的，所述SAR值监控模块还包括：
样本点能量计算单元，根据传输线上的电压和发射线圈上的电压，计算出每个样本点的能量；
累计能量计算单元，包括所述第一SAR滑动平均值计算子单元和第二SAR滑动平均值计算子单元，并计算病人吸收能量的累积量。
可选的，所述样本点能量计算单元包括：
发射线圈电压计算子单元，用于计算发射线圈上的电压；
发射线圈能量计算子单元，用于计算发射线圈上的发射能量；及
发射线圈能量损失计算子单元，用于计算发射线圈上的损失能量。
可选的，所述累计能量计算单元包括：
发射线圈能量累加子单元，计算单位时间的发射线圈发射能量；
发射线圈能量损失累加子单元，计算单位时间发射线圈的损失能量；
吸收能量累加子单元，根据发射线圈的发射能量和损失能量计算病人单位时间吸收SAR值；
所述第一SAR滑动平均值计算子单元和第二SAR滑动平均值计算子单元是根据所述病人单位时间吸收SAR值计算第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值。
可选的，所述累计能量计算单元还包括：
病人吸收能量累加子单元，用于计算所述病人吸收能量的积累量，并发送给***管理模块。
可选的，所述累计能量计算单元还包括：
最大SAR值计算单元，根据所述第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值计算结果求出最大第一SAR滑动平均值和最大第二SAR滑动平均值，并发送给***管理模块。
可选的，所述累计能量计算单元还包括：
校验计算子单元，分别对第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值进行校验，判定SAR值是否超限，若超限，则输超限信号至***管理模块。
可选的，所述PNS刺激监控模块包括：
梯度刺激PNS计算单元，根据梯度信号计算X、Y、Z轴上的PNS刺激值；
PNS计算单元，计算三个轴的三轴总刺激值；
最大值计算单元，计算所述总刺激值的最大值；及
PNS校验单元，根据X、Y、Z轴上的PNS刺激值和最大值进行验证。
可选的，所述梯度刺激PNS计算单元包括：
梯度变化率计算子单元，根据梯度数据计算出梯度爬升率；
PNS计算子单元，根据所述梯度爬升率计算X、Y、Z三轴的PNS刺激值；及
PNS最大值计算子单元，计算X、Y、Z三轴的单轴最大PNS刺激值。
本发明还提供一种MRI设备的安全监控方法，包括：
采集RF信号和梯度信号；
根据所述RF信号计算SAR值；
根据提提信号计算PNS刺激值；
当所述SAR值和PNS刺激值超出阈值时发出警报信号；
所述SAR值包括第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值，
所述第一SAR滑动平均值对应的采样时间长于所述第二SAR滑动平均值对应的采样时间。
可选的：
所述第一SAR滑动平均值为局部第一SAR滑动平均值和全身第一SAR滑动平均值；
所述第二SAR滑动平均值为局部第二SAR滑动平均值和全身第二SAR滑动平均值。
可选的，所述的安全监控方法，还包括：
将RF信号解调为基带小信号后再计算SAR值。
可选的，所述的安全监控方法，还包括：
对采集RF信号进行消除信号中干扰后计算SAR值，和/或，对采集梯度信号进行消除信号中干扰后计算SAR值。
可选的，根据所述RF信号计算SAR值包括：
根据传输线上的电压和发射线圈上的电压，计算每个样本点的能量；
根据所述样本点能量计算第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值，并计算病人吸收能量的累计量。
可选的，所述计算每个样本点能量包括：
计算发射线圈电压；
根据所述发射线圈电压计算发射线圈的发射能量；
根据***提供的参数和发射线圈电压计算发射线圈上的损失能量。
可选的，在多通道发射时：
计算每个通道发射线圈电压；
根据所述每个通道发射线圈电压计算每个发射线圈的发射能量；
根据***提供的参数和所述每个发射线圈电压计算每个发射线圈上的损失能量；
所述发射能量是每个通道的发射能量之和；及
所述损失能量是每个通道的损失能量之和。
可选的，所述的安全监控方法，还包括
计算单位时间的发射线圈的发射能量；
计算单位时间的发射线圈的损失能量；
根据所述发射线圈的发射能量和损失能量计算病人单位时间吸收的SAR值
所述第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动滑动平均值根据所述病人单位时间吸收SAR值计算
所述安全监控方法，还包括在计算所述病人单位时间吸收的SAR值同时：
计算病人累加吸收的能量，当所述病人累加吸收的能量超过阈值时发出警报。
可选的，所述的安全监控方法，还包括：
将第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值与阈值进行比较，若超出阈值时发出警报。
可选的，所述根据梯度信号计算PNS刺激值包括：
根据梯度信号计算X、Y、Z轴上的PNS刺激值；
计算所述三个轴的三轴总刺激值；
计算所述总刺激值的最大值计算最大值；及
对所述X、Y、Z轴上的PNS刺激值和最大值进行验证。
可选的，所述根据梯度信号进行X、Y、Z轴上的PNS的计算包括：
根据梯度数据计算出梯度爬升率；
根据所述梯度爬升率计算X、Y、Z三轴的PNS刺激值；及
计算X、Y、Z三轴的单轴最大PNS刺激值。
与现有技术相比，本发明提出一种对全身长时(Full Body Longtime)SAR值(长时为360秒)；全身短时(Full Body Shorttime)SAR值(短时为10秒)；局部长时(Part BodyLongtime)SAR值；局部短时(Part Body Showtime)SAR值四种方式同时监控的方法，更全面的保证监控的准确度。这种安全监控***不仅能够实时的计算出实际的SAR和PNS刺激值，同时能够与预期的理论SAR和PNS刺激值做一致性校验，防止MRI设备中病人实际吸收的SAR与PNS刺激值与预期的值差别过大造成监控失误而导致的病人受上海。而且本发明中提出当SAR或者PNS刺激值达到一定阈值时，MRI自动停止扫描，停止一定时间，待局部所吸收的能量释放到安全范围内时，MRI再启动。保证扫描过程中患者的安全。
附图说明
图1是根据本发明的MRI设备的安全监控部结构示意图；
图2是根据本发明的SAR值监控模块的结构示意图；
图3是根据本发明的样本点能量计算单元的结构示意图；
图4是根据本发明的累计能量计算单元的结构示意图；
图5是根据本发明的PNS刺激监控模块的结构示意图；
图6是根据本发明的PNS计算单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
图1是一种关于MRI设备的安全监控部的结构示意图。MRI设备的安全监控部包括：RF控制输入模块1，向光口模块4输入***下发的能量数据、脉冲开关及序列开关数据等；RF信号输入模块2，采集RF信号，并将所述RF信号发送给光口模块4；梯度信号输入模块3，采集梯度信号，并将所述梯度信号发送给光口模块4；时钟模块13，输入时钟信号，使各个模块计算数据同步；光口模块4，接收数据的接口，抗干扰能力强，可选择性的消除接收信号中的干扰；解调模块5，将经过光口模块4的RF信号解码之后传送给SAR值监控模块6；SAR值监控模块6，根据输入的解调后的RF信号计算SAR值；梯度光模块(图中未显示)，集成于光口模块4，将梯度信号解码之后传送给PNS刺激监控模块7；PNS刺激监控模块7，根据梯度光模块传送的解码后的梯度信号进行PNS刺激值的计算；SAR值监控模块6和PNS刺激监控模块7将结果上报给***管理模块10；***管理模块10，对SAR值监控模块6和PNS刺激监控模块7的计算结果进行管理；寄存器映射模块8，用于寄存***提供的计算参数，并供各模块计算时使用，因为每个参数都有一个寄存器地址，根据地址可以读写对应的参数；上位机接口模块12为PCIe模块：上位机通过插槽可以读取监控数据；程序在线更新模块9：用于更新安全监控部的逻辑程序，提供在线更新功能，避免拆开设备去更新硬件电路板上的程序；采集控制模块11，用于扫描时实时的采集原始RF信号、SAR值监控模块6和PNS刺激监控模块7的计算结果，并发送给上位机，供上位机对其计算结果进行验证。所述上位机为MRI设备的整体控制***，包括用于显示各种参数的人机界面显示***。
以下对上述安全监控部的监控过程进行说明。通过RF控制输入模块1、时钟模块13、RF信号输入模块2和梯度信号输入模块3获得MR***成像过程中的RF信号、梯度信号、控制信号及时钟信号；对获得的所述各种信号进行去噪；对RF信号进行解调，使采集进来的调制波解调成基带信号(采集进来的是调制波，需要对该调制波进行信号解调，解调出来的基带信号才是真正需要的原始信号)，并由SAR值监控模块6根据RF信号及***提供的参数计算出人体的SAR值；与此同时，由PNS刺激监控模块7根据梯度信号及***提供的参数进行人体PNS刺激值的监控；最后由***管理模块10对所述人体的SAR值和人体的PNS刺激值进行管理并上报于上位机。***管理模块10主要管理与上位机交互，执行上报超限报警(SAR值、PNS刺激值)和清除超限报警。***管理模块10是一个中断管理功能模块，如果多种监控结果都超限，需要***管理模块10来确定处理顺序。上位机端的管理人员根据所述过程中反馈的SAR值和PNS刺激值判断是否继续进行扫描。所述上报上位机过程中，SAR值和PNS刺激值超过一定阈值时可以警报方式发送于上位机，便于引起管理人员的注意。
SAR值监控模块6和PNS刺激监控模块7是安全监控部的核心计算模块。以下根据附图2至6，对SAR值监控模块6和PNS刺激监控模块7进行详细说明。
图2是根据本发明的SAR值监控模块6的结构示意图。SAR值监控模块6主要由：数据同步单元61，用于将跨时钟域的RF信号同步到PCIe时钟域来进行同步计算，所述RF信号是由解调模块5提供；参数预处理单元62，对参与SAR值计算的***参数进行预先处理，所述***参数是由寄存器映射模块8提供；样本点能量计算单元63，根据传输线上的电压和发射线圈上的电压，计算出每个样本点的能量；一致性校验单元64，用于计算RF序列发射时能量是否与预期发射能量一致(预期发射能量是***下发)，用以校验***能量的误差；累计能量计算单元65，用于计算人体累计吸收的SAR值，硬件在线监控单元66：用于将样本点能量计算单元63计算出的传输线和发射线圈上的电压进行监控，判断最大电压是否超限。
以下对SAR值监控模块6的SAR值计算过程进行说明。首先，对解调模块5发过来的解调后的RF信号同步到PCIe时钟域进行同步计算，跨时钟域处理如从10Mhz数据率同步到125Mhz时钟下加快计算；同时，对计算中所需的参数进行预处理，所述参数包括，功率与频率校准参数、能量损失率参数，还有一些监控的门限参数比如电压门限、SAR门限、容差等，所述预处理包括，如浮点数与定点数转换、参数预先合并简化计算、一些参数的求导数，还包括计算传输线的传输系数、抽样时间以及发射线圈的传输系数，这些参数是***校准测量得来的，开机时***会校准，扫描时***会下发这些参数，通过寄存器映射模块8获得；根据所述同步后的RF信号和预处理***参数，计算每个样本点的能量；根据所述样本点的能量再计算不同时间和部位的累计能量；同时通过RF序列发射时能量是否与预期发射能量一致来对***能量的误差进行校验，并对传输线和发射线圈上的电压进行监控，若电压超限，关断射频功率放大器，停止扫描，上位机上显示电压超限并报警。
图3是根据本发明的样本点能量计算单元结构示意图。样本点(采集到的射频信号值)能量计算单元63主要功能是计算出每个样本点的能量、传输线上的电压及发射线圈上的电压。如图所示，其包括：S参数计算子单元630：根据前向(FWR)与反向(REF)射频数据及传输线系数(Tcable)和线圈系数(Tcoil)分别计算出S11、S12、S21、S22四个参数(所述系数和参数是***校准得来的)，同时将结果传送到发射线圈电压计算子单元631和传输线电压计算子单元632；发射线圈电压计算子单元631，计算发射线圈的电压(Ucoil)；传输线电压计算子单元632，计算传输线的电压(Ucable)；发射线圈能量计算子单元633，根据已计算出的发射线圈电压计算采样时间对应的能量；发射线圈能量损失计算子单元634，根据已计算出的发射线圈电压和损失率计算发射线圈损失的能量；计算结果同步输出子单元635，将所有计算结果对齐到同一个时钟上升沿输出。
以下对样本点能量计算单元63的计算过程进行说明：获得RF信号中的前向(FWR)与反向(REF)射频数据及传输线系数(Tcable)和线圈系数(Tcoil)；根据所述数据计算S11、S12、S21、S22四个参数(S参数是微波传输方程里的理论，是个2×2矩阵，由S11、S12、S21、S22四个元素构成，磁共振***中的该参数计算为现有技术，在此不再赘述)；根据所述参数计算出线圈电压和传输线电压，双通道发射时，需要分别计算第一通道和第二通道上的传输线上电压和发射线圈电压；接着，根据发射线圈的采样时间和已经计算好的发射线圈电压，就可以计算出发射功率；之后，再根据线圈的发射功率和采样时间计算出发射线圈的发射能量和损失能量，由***做矫正时计算出能量损失率参数；多通道发射时，需要分别计算各通道能量的损失率，然后将各通道损失的能量相加就得到发射线圈总的能量损失；最后对计算结果进行同步操作，同步是为了解决跨时钟域问题，来自发射线圈能量计算子单元633和发射线圈能量损失计算子单元634的输入数据不同步，所以需要通过计算结果同步输出子单元635同步到125Mhz同时输出。
图4是根据本发明的累计能量计算单元的结构示意图。如图所示，累计能量计算单元65包括：时间计数子单元651，从病人新注册时开始计时；同时将时间信号输出给发射线圈能量累加子单元652和发射线圈能量损失累加子单元653；发射线圈能量累加子单元652和发射线圈能量损失累加子单元653根据时间来累加单位时间(如1秒)的发射能量和损失能量，最后输出给吸收能量计算子单元654；吸收能量计算子单元654，计算病人单位时间(如1秒)吸收的能量；病人吸收能量累加子单元655，根据单位时间吸收能量计算病人累加吸收的能量；长时SAR滑动平均值计算子单元656和短时SAR滑动平均值计算子单元657，根据病人单位时间吸收能量分别先计算长时(如360S)和短时(如10S)的SAR滑动平均值，同时长时SAR滑动平均值计算子单元656和短时SAR滑动平均值计算子单元657将计算出的SAR值输出给最大SAR值发送子单元658；最大SAR值发送子单元658，根据上述计算结果求出最大长时SAR滑动平均值和最大长时SAR滑动平均值发送给***管理模块10，校验计算子单元659、对SAR值进行校验，判定SAR值是否超限，如果超限，则输出高电平有效信号(overlimit)并发送给***管理模块10。
以下对SAR值监控模块6中的累计能量计算单元65的计算过程进行说明。在新病人注册时，***将产生***复位(Warm_reset)信号，时间计数子单元651开始一秒一秒的计时，由上述样本点能量计算单元计算的发射线圈能量和发射线圈损失能量进行时间上的累加，并把累加的发射线圈能量和损失能量发送给吸收能量计算子单元654，计算人体单位时间吸收的能量，单位时间吸收能量相当于单位时间发射能量减去单位时间接收能量和单位时间损失能量；再根据所述单位时间吸收能量分别计算长时SAR滑动平均值和短时SAR滑动平均值，所述两个平均值又可以分别分为全身SAR平均值和局部SAR平均值，即每10秒或者360秒的均值能量，同时将这些能量与身体部位因子局部因子(part body factor)和全身因子(full body factor)相乘得到了相应部位的SAR值；最后对所述SAR值进行校验，当发现有超限时发出超限信号。
图5是根据本发明的PNS刺激监控模块的结构示意图。如图所示，PNS刺激监控模块7包括：数据同步输入单元71，接收梯度信号，对梯度信号中的X、Y、Z轴的梯度数据和***参数进行跨时钟域的同步处理；梯度刺激PNS计算单元72，根据上述同步数据进行PNS的计算，同时将计算结果传送给最大值计算单元74；最大值计算单元74，根据三轴的PNS计算结果得出总刺激值，并求出三轴总刺激值的最大值，并发送给PNS校验单元75；PNS校验单元75，对三轴总刺激值，和三轴总刺激水平最大值(PNS_totalmax)进行实施监控和一致性校验。
以下对PNS刺激监控模块7的监控过程进行说明。首先根据输入的梯度信号和***参数进行同步处理，分别计算出X轴(PNS_core_X)、Y轴(PNS_core_Y)、Z轴(PNS_core_Z)的PNS，三个轴的PNS刺激值计算方法是一致的；PNS计算单元73，将计算出的PNS_X、PNS_Y、PNS_Z进行求和得到三个轴的三轴总刺激值(PNS_total)，接着对所述总刺激值进行最大值计算和一致性校验，一致性校验是让实际计算的PNS刺激值与预期值比较，判定是否在容差范围内，以判定***稳定和计算是否正常，若经过校验，如果超限，则上报超限值(overlimit)。
图6是根据本发明的梯度刺激PNS计算单元的结构示意图。如图所示，PNS计算单元72包括：梯度变化率计算子单元721，根据梯度信号计算出梯度爬升率；梯度刺激有效时间计数子单元722，对梯度刺激有效时间进行计时；梯度刺激限值计算子单元723，根据所述计时结果和梯度爬升率实时计算出PNS的限值，同时将结果传送给PNS计算子单元724；PNS计算子单元724，根据所述PNS限值计算X、Y、Z三轴的PNS；PNS最大值计算子单元725，用于计算并输出X、Y、Z三轴的PNS最大值。
以下结合梯度刺激PNS计算单元72时刺激监控模块的监控过程进行说明。首先根据梯度数据计算出梯度爬升率，然后将梯度爬升率和已设定的阈值进行比对，若判定爬升率大于阈值时，开始PNS的刺激监控，所述阈值由***下发，用来做PNS监控开启开关的判断条件；再根据梯度刺激有效时间和梯度爬升率计算出PNS的限值，PNS计算子单元724、用于计算X、Y、Z三轴的PNS，PNS＝deltaG/Limit，其中Limit是上一步骤计算出的PNS限值，deltaG是梯度变化率；最后计算输出X、Y、Z三轴的单轴PNS最大值。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (22)

1.一种MRI设备的安全监控装置，包括：
RF信号输入模块，采集并输入RF信号；
SAR值监控模块，接收所述RF信号，计算SAR值；
梯度信号输入模块，采集并输入梯度信号；
PNS刺激监控模块，接收所述梯度信号，计算PNS刺激值，包括数据同步输入单元，梯度刺激PNS计算单元，最大值计算单元和PNS校验单元；
***管理模块，当所述SAR值监控模块和PNS刺激监控模块的计算结果超出阈值时发出警报信号至上位机；
其中，所述SAR值监控模块，包括：
第一SAR滑动平均值计算子单元，用于计算第一SAR滑动平均值；
第二SAR滑动平均值计算子单元，用于计算第二SAR滑动平均值，
所述第一SAR滑动平均值对应的采样时间长于所述第二SAR滑动平均值对应的采样时间；所述第一SAR滑动平均值计算子单元和第二SAR滑动平均值计算子单元是根据病人单位时间吸收SAR值计算第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值；
所述SAR值监控模块还包括：
样本点能量计算单元，根据传输线上的电压和发射线圈上的电压，计算出每个样本点的能量；
累计能量计算单元，包括所述第一SAR滑动平均值计算子单元和第二SAR滑动平均值计算子单元，并计算病人吸收能量的累积量。
2.根据权利要求1所述的安全监控装置，所述第一SAR滑动平均值计算子单元和第二SAR滑动平均值计算子单元分别包括：
全身SAR值计算器，用于计算全身SAR滑动平均值，及
局部SAR值计算器，用于计算局部SAR滑动平均值。
3.根据权利要求1所述的安全监控装置，还包括：
解调模块，将RF信号解调为基带小信号后发送给SAR值监控模块。
4.根据权利要求1所述的安全监控装置，还包括：
光口模块，接收RF信号，消除所述RF信号中的干扰，并发送给SAR值监控模块，和/或，接收梯度信号，消除所述梯度信号中的干扰，并发送给PNS刺激监控模块。
5.根据权利要求2所述的安全监控装置，所述样本点能量计算单元包括：
发射线圈电压计算子单元，用于计算发射线圈上的电压；
发射线圈能量计算子单元，用于计算发射线圈上的发射能量；及
发射线圈能量损失计算子单元，用于计算发射线圈上的损失能量。
6.根据权利要求5所述的安全监控装置，所述累计能量计算单元包括：
发射线圈能量累加子单元，用于计算单位时间发射线圈的发射能量；
发射线圈能量损失累加子单元，用于计算单位时间发射线圈的损失能量；
吸收能量累加子单元，根据发射线圈的发射能量和损失能量计算病人单位时间吸收SAR值。
7.根据权利要求6所述的安全监控装置，所述累计能量计算单元还包括：
病人吸收能量累加子单元，用于计算所述病人吸收能量的累积量，并发送给***管理模块。
8.根据权利要求6所述的安全监控装置，所述能量计算单元还包括：
最大SAR值计算单元，根据所述第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值计算结果求出最大第一SAR滑动平均值和最大第二SAR滑动平均值，并发送给***管理模块。
9.根据权利要求6所述的安全监控装置，所述累计能量计算单元还包括：
校验计算子单元，分别对第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值进行校验，判定SAR值是否超限，若超限，则输出超限信号至***管理模块。
10.根据权利要求1至9任一项所述的安全监控装置，所述PNS刺激监控模块包括：
梯度刺激PNS计算单元，根据梯度信号计算X、Y、Z轴上的PNS刺激值；
PNS计算单元，计算所述三个轴的三轴总刺激值；
最大值计算单元，计算所述总刺激值的最大值；及
PNS校验单元，对所述X、Y、Z轴上的PNS刺激值和最大值进行验证。
11.根据权利要求10所述的安全监控装置，所述梯度刺激PNS计算单元包括：
梯度变化率计算子单元，根据梯度数据计算出梯度爬升率；
PNS计算子单元，根据所述梯度爬升率计算X、Y、Z三轴的PNS刺激值；及
PNS最大值计算子单元，计算X、Y、Z三轴的单轴最大PNS刺激值。
12.一种MRI设备的安全监控方法，包括：
采集RF信号和梯度信号；
根据所述RF信号计算SAR值；
根据梯度信号计算PNS刺激值，包括数据同步输入，梯度刺激PNS计算，最大值计算和PNS校验；
当所述SAR值和PNS刺激值超出阈值时发出警报信号；
所述SAR值包括第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值，
所述第一SAR滑动平均值对应的采样时间长于所述第二SAR滑动平均值对应的采样时间；所述第一SAR滑动平均值计算子单元和第二SAR滑动平均值计算子单元是根据病人单位时间吸收SAR值计算第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值；
根据所述RF信号计算SAR值包括：
根据传输线上的电压和发射线圈上的电压，计算每个样本点的能量；
根据所述样本点的能量计算第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值，并计算病人吸收能量的累计量。
13.根据权利要求12所述的安全监控方法，还包括：
所述第一SAR滑动平均值为局部第一SAR滑动平均值和全身第一SAR滑动平均值；
所述第二SAR滑动平均值为局部第二SAR滑动平均值和全身第二SAR滑动平均值。
14.根据权利要求12所述的安全监控方法，还包括：
将所述RF信号解调为基带小信号后再计算SAR值。
15.根据权利要求12所述的安全监控方法，还包括：
对采集RF信号进行消除信号中干扰后计算SAR值，和/或，对采集梯度信号进行消除信号中干扰后计算SAR值。
16.根据权利要求12所述的安全监控方法，计算每个样本点的能量包括：
计算发射线圈电压；
根据所述发射线圈电压计算发射线圈的发射能量；
根据***提供的参数和发射线圈电压计算发射线圈上的损失能量。
17.根据权利要求16所述的安全监控方法中，在多通道发射时：
计算每个通道发射线圈电压；
根据所述每个通道发射线圈电压计算每个发射线圈的发射能量；
根据***提供的参数和所述每个发射线圈电压计算每个发射线圈上的损失能量；
所述发射能量是每个通道的发射能量之和；及
所述损失能量是每个通道的损失能量之和。
18.根据权利要求16所述的安全监控方法，还包括：
计算单位时间的发射线圈的发射能量；
计算单位时间的发射线圈的损失能量；
根据所述发射线圈的发射能量和损失能量计算病人单位时间吸收的SAR值；
所述第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值根据所述病人单位时间吸收SAR值计算。
19.根据权利要求18所述的安全监控方法，在所述计算病人单位时间吸收的SAR值同时：
计算病人累加吸收的能量，当所述病人累加吸收的能量超过阈值时发出警报。
20.根据权利要求18所述的安全监控方法，还包括：
将第一SAR滑动平均值和第二SAR滑动平均值的最大值，与阈值进行比较，若超出阈值时发出警报。
21.根据权利要求12至20任一项所述的安全监控方法，所述根据梯度信号计算PNS刺激值包括：
根据梯度信号计算X、Y、Z轴上的PNS刺激值；
计算所述三个轴的三轴总刺激值；
计算所述总刺激值的最大值；及
对所述X、Y、Z轴上的PNS激值和最大值进行验证。
22.根据权利要求21所述的安全监控方法，所述根据梯度信号进行X、Y、Z轴上的PNS的计算包括：
根据梯度数据计算出梯度爬升率；
根据所述梯度爬升率计算X、Y、Z三轴的PNS刺激值；及
计算X、Y、Z三轴的单轴最大PNS刺激值。
CN201510718247.1A 2015-10-29 2015-10-29 Mri设备的安全监控装置及方法 Active CN105411588B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510718247.1A CN105411588B (zh) 2015-10-29 2015-10-29 Mri设备的安全监控装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510718247.1A CN105411588B (zh) 2015-10-29 2015-10-29 Mri设备的安全监控装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105411588A CN105411588A (zh) 2016-03-23
CN105411588B true CN105411588B (zh) 2018-05-04

Family

ID=55490478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510718247.1A Active CN105411588B (zh) 2015-10-29 2015-10-29 Mri设备的安全监控装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105411588B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108962373A (zh) * 2018-07-16 2018-12-07 上海联影医疗科技有限公司 安全监控的方法、医学影像***及计算机可读存储介质

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107402597B (zh) * 2017-07-31 2020-09-11 上海联影医疗科技有限公司 一种数据与时钟对齐的方法、装置、介质及磁共振设备
WO2023006085A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. Systems and methods for magnetic resonance imaging

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104622470A (zh) * 2013-11-12 2015-05-20 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种听力保护辅助装置和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE537064C2 (sv) * 2012-05-04 2014-12-23 Cr Dev Ab Analys för kvantifiering av mikroskopisk anisotropisk diffusion
EP2858559B1 (en) * 2012-06-28 2021-01-20 Duke University Multi-shot scan protocols for high-resolution mri incorporating multiplexed sensitivity-encoding (muse)
CN104345288B (zh) * 2013-07-31 2018-01-16 上海联影医疗科技有限公司 磁共振梯度场刺激水平计算方法、装置及控制方法、***
CN104224181B (zh) * 2014-09-26 2016-04-20 中国科学院生物物理研究所 一种多通道磁共振成像设备的sar实时监测***及方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104622470A (zh) * 2013-11-12 2015-05-20 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种听力保护辅助装置和方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108962373A (zh) * 2018-07-16 2018-12-07 上海联影医疗科技有限公司 安全监控的方法、医学影像***及计算机可读存储介质
CN108962373B (zh) * 2018-07-16 2021-09-21 上海联影医疗科技股份有限公司 安全监控的方法、医学影像***及计算机可读存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN105411588A (zh) 2016-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105411588B (zh) Mri设备的安全监控装置及方法
CN105137375B (zh) 射频通道校准方法及装置、sar测量方法、磁共振***
Celik et al. Microwave stethoscope: Development and benchmarking of a vital signs sensor using computer-controlled phantoms and human studies
CN104224181B (zh) 一种多通道磁共振成像设备的sar实时监测***及方法
US20130060304A1 (en) Method and Apparatus for Generating Electrotherapeutic or Electrodiagnostic Waveforms
Boulant et al. Direct control of the temperature rise in parallel transmission by means of temperature virtual observation points: simulations at 10.5 Tesla
US6735711B2 (en) Time frame synchronization of medical monitoring signals
AU2022259790A1 (en) Systems and methods for musculoskeletal tissue treatment
Winter et al. Parallel transmission medical implant safety testbed: Real‐time mitigation of RF induced tip heating using time‐domain E‐field sensors
Yang et al. Impact of electrode structure on RF-induced heating for an AIMD implanted lead in a 1.5-Tesla MRI system
CN108853726B (zh) 电针治疗仪专用校准***及方法
Arduino et al. Heating of hip joint implants in MRI: the combined effect of RF and switched‐gradient fields
CN103705237B (zh) 磁共振成像***的保护方法、装置及自关断测试方法
Wang et al. Detection of neural activity of brain functional site based on microwave scattering principle
CN105738843B (zh) Pns水平检测及其有效梯度刺激时间计算方法
CN108185989A (zh) 早期乳腺疾病多功能诊断治疗仪及控制方法
CN116510183B (zh) 经颅磁刺激设备、电子设备及存储介质
JPH05317287A (ja) 磁気共鳴イメージング装置
Carluccio et al. Optimization of the order and spacing of sequences in an MRI exam to reduce the maximum temperature and thermal dose
CN112114218B (zh) 一种用于hirf试验的高电平试验***及试验和验证方法
Nazzaro et al. Deep brain stimulation lead-contact heating during 3T MRI: single-versus dual-channel pulse generator configurations
Mattei et al. An optically coupled sensor for the measurement of currents induced by MRI gradient fields into endocardial leads
Brown et al. MR conditional safety assessment of implanted medical devices: Advantages of computational human phantoms
CN108469543B (zh) 感生电压测量方法及***
CN108261184B (zh) 一种脂肪温度的测量方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 201807 No. 2258 Chengbei Road, Jiading Industrial Zone, Jiading District, Shanghai.

Patentee after: Shanghai Lianying Medical Technology Co., Ltd

Address before: 201807 No. 2258 Chengbei Road, Jiading Industrial Zone, Jiading District, Shanghai.

Patentee before: SHANGHAI UNITED IMAGING HEALTHCARE Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder