RU2638094C2 - Колебательный аппликатор для мр-реологии - Google Patents

Колебательный аппликатор для мр-реологии Download PDF

Info

Publication number
RU2638094C2
RU2638094C2 RU2014154056A RU2014154056A RU2638094C2 RU 2638094 C2 RU2638094 C2 RU 2638094C2 RU 2014154056 A RU2014154056 A RU 2014154056A RU 2014154056 A RU2014154056 A RU 2014154056A RU 2638094 C2 RU2638094 C2 RU 2638094C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
belt
transmitter
patient
oscillatory
applicator
Prior art date
Application number
RU2014154056A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014154056A (ru
Inventor
Петер ФЕРНИККЕЛЬ
Кристоф ЛОЙССЛЕР
Даниэль ВИРТЦ
Петер МАЦУРКЕВИЦ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
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 Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2014154056A publication Critical patent/RU2014154056A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2638094C2 publication Critical patent/RU2638094C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/563—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution of moving material, e.g. flow contrast angiography
    • G01R33/56358—Elastography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683—Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6831—Straps, bands or harnesses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/341—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR comprising surface coils
    • G01R33/3415—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR comprising surface coils comprising arrays of sub-coils, i.e. phased-array coils with flexible receiver channels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6843—Monitoring or controlling sensor contact pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/50—NMR imaging systems based on the determination of relaxation times, e.g. T1 measurement by IR sequences; T2 measurement by multiple-echo sequences
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/5608—Data processing and visualization specially adapted for MR, e.g. for feature analysis and pattern recognition on the basis of measured MR data, segmentation of measured MR data, edge contour detection on the basis of measured MR data, for enhancing measured MR data in terms of signal-to-noise ratio by means of noise filtering or apodization, for enhancing measured MR data in terms of resolution by means for deblurring, windowing, zero filling, or generation of gray-scaled images, colour-coded images or images displaying vectors instead of pixels

Landscapes

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

Abstract

Группа изобретений относится к области магнитно-резонансной (МР) визуализации. Колебательный аппликатор для МР-реологии содержит множество передатчиков, каждый из которых создает возвратно-поступательное движение с заданной частотой; пояс, механически соединенный с передатчиком, причем пояс сконструирован так, чтобы его обертывать вокруг тела пациента, причем пояс сам обеспечивает механическое соединение между передатчиком и телом пациента так, что возвратно-поступательное движение, генерируемое передатчиком, проходит параллельно продольной оси пояса и по касательной к поверхности тела; и причем каждый из множества передатчиков соединяется с поясом в различном положении вдоль его продольной протяженности. Технический результат – возможность использования колебательного аппликатора для исследования каждого участка тела пациента. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области магнитно-резонансной (МР) визуализации. Оно касается колебательного аппликатора для МР-реологии. Кроме того, изобретение относится к МР устройству и к способу МР-визуализации.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Способы МР-формирования изображения, которые используют взаимодействие между магнитными полями и атомными спинами для того, чтобы сформировать двумерные или трехмерные изображения широко используются в настоящее время, особенно в области медицинской диагностики, потому что для визуализации мягких тканей они превосходят другие способы визуализации во многих отношениях, не требуют ионизирующего излучения и, как правило, являются неинвазивными.
В соответствии с МР способом обычно тело пациента, который подлежит исследованию, располагается в сильном однородном магнитном поле, направление которого в то же время определяет ось (обычно ось Z) в системе координат, на которой основывается измерение. Магнитное поле создает различные энергетические уровни для отдельных атомных спинов в зависимости от напряженности магнитного поля, которые могут возбуждаться (спиновый резонанс) посредством наложения электромагнитного переменного поля (РЧ-поля) определенной частоты (так называемой Ларморовской частоты, или МР частоты). С макроскопической точки зрения, распределение отдельных атомных спинов производит общую намагниченность, которая может отклоняться за пределы состояния равновесия посредством применения электромагнитного импульса соответствующей частоты (РЧ импульса), в то время как магнитное поле РЧ импульса распространяется перпендикулярно оси Z, так что намагниченность совершает прецессию вокруг оси Z. Это движение намагниченности описывает поверхность конуса, чей угол апертуры именуется углом поворотов спинов. Величина угла поворотов спинов зависит от силы и продолжительности приложенного электромагнитного импульса. В случае так называемого 90° импульса, спины отклоняются от оси Z в поперечную плоскость (угол поворотов спинов 90°). Радиочастотный импульс излучается по направлению к телу пациента с помощью компоновки РЧ-катушки МР устройства. Компоновка РЧ-катушки обычно окружает исследуемый объем, в который помещают тело пациента.
После окончания радиочастотного импульса, намагниченность релаксирует обратно к исходному состоянию равновесия, в котором намагниченность в направлении Z восстанавливается снова с первой постоянной времени T1 (времени спин-решеточной или продольной релаксации) и намагниченность в направлении, перпендикулярном к направлению Z, релаксирует со второй постоянной времени Т2 (времени спин-спиновой или поперечной релаксации). Изменение намагниченности может быть обнаружено посредством приемных радиочастотных антенн или катушек, которые расположены и ориентированы внутрь исследуемого объема МР устройства таким образом, что изменение намагниченности измеряется в направлении, перпендикулярном оси Z. Ослабление поперечной намагниченности сопровождается, после приложения, например, 90° импульса, переходом атомных спинов (индуцированных локальными неоднородностями магнитного поля) из упорядоченного состояния с одинаковой фазой в состояние, в котором все фазовые углы равномерно распределены (дефазировка). Дефазировка может быть компенсирована посредством рефокусировки импульса (например, 180° импульс). Это дает эхо-сигнала (спин-эхо) в приемных катушках.
Для того чтобы реализовать пространственное разрешение в теле, линейные градиенты магнитного поля, проходящие вдоль трех главных осей накладываются на однородное магнитное поле, что приводит к линейной зависимости пространственной спин-резонансной частоты. Сигнал, подобранный в приемных катушках, в таком случае содержит компоненты различных частот, которые могут быть связаны с разными местоположениями в теле. Данные сигнала, полученные с помощью приемных радиочастотных антенн или катушек, соответствуют пространственно-частотной области и называются данными k-пространства. Данные k-пространства, как правило, включают в себя несколько строк, полученных с различным фазовым кодированием. Каждая строка оцифровывается посредством сбора ряда образцов. Набор данных k-пространства преобразуется в МР изображение с помощью преобразования Фурье или с помощью других заведомо известных способов реконструкции.
MR реология стала известной недавно, как перспективный метод для сбора диагностически полезной дополнительной информации о свойствах ткани, которые недоступны только с помощью обычного МР изображения. МР реология использует тот факт, что фаза МР сигнала в МР изображении исследуемого объекта изменяется под действием механических колебаний, воздействующих на исследуемый объект. Степень этого изменения зависит от локальной деформации ткани, вызванной механическими колебаниями. Информация о механических параметрах ткани, например, касающаяся тягучести или эластичности, может таким образом быть получена из МР фазовых изображений, полученных из исследуемого объекта, в то время как механические колебания воздействуют на объект. MР фазовое изображение в данном контексте означает МР-изображение, воспроизводящее пространственное распределение фазы ядерной намагниченности.
Упомянутые механические параметры, доступные через MР реологию, как тягучесть или эластичность ткани, в противном случае могут быть определены только инвазивно с помощью биопсии и/или гистологии. С другой стороны, известно, что эти параметры непосредственно связаны, например, с циррозом или раковыми изменениями в печени, молочной железе или мозговой ткани. Было продемонстрировано, что МР реология особенно полезна для диагностики цирроза печени и для определения стадии цирроза печени. Кроме того было доказано, что МР реология полезна для диагностики рака молочной железы. Сообщалось о первых применениях МР реологии для исследования дегенеративных заболеваний головного мозга.
В типичной установке МР реологии предусматривается, по меньшей мере, один передатчик, который генерирует возвратно-поступательное движение с заданной частотой. Передатчик возбуждает механические колебания в ткани тела пациента. Кроме того, предусматривается соответствующее расположение РЧ катушки для генерации МР изображений анатомического фона. По существу, передатчик возбуждает механические волны, распространяющиеся внутри ткани тела, причем направление распространения перпендикулярно поверхности тела, к которой прикрепляется передатчик. Важной предпосылкой является хорошее механическое соединение передатчика с телом пациента.
Колебательный аппликатор, полезный для МР реологии, известен, например, из патента США 6833703 B2. Этот известный аппликатор сконструирован как приспособление для маммографии для МР реологии, которое способно генерировать продольные колебания, проходящие в продольном направлении в молочной железе пациента, которая подлежит исследованию. Известный аппликатор встроен в стол для пациента МР устройства и обеспечивает хорошее соединение передатчика с телом.
Один из недостатков известных конструкций колебательных аппликаторов для МР реологии состоит в том, что позиционирование аппликатора на теле пациента не представляется возможным для всех требуемых положений для визуализации. Еще одна проблема состоит в том, что передатчики, основанные на электромагнитных приводах (например, как электродвигатели или линейные электромагнитные колебательные приводы) взаимодействуют с основным магнитным полем В0. Таким образом, такие передатчики могут быть расположены внутри исследуемого объема МР устройства только таким образом, что магнитные поля, создаваемые электромагнитными приводами, ориентировались перпендикулярно силовым линиям основного магнитного поля В0. Это ограничивает размещение колебательного аппликатора и, следовательно, применение МР реологии для определенных областей тела.
Статья «Effects of gadoxetic acid on liver elasticity measurement by usiing magnetic resonance elastography» U. Motosugi et al. in Magn.Res. Im. 30(2011) 128-132 упоминает использование пассивного привода, прикрепленного к эластичному поясу, для того чтобы передать вибрации в печень и грудную клетку пациента.
Из всего вышесказанного легко понять, что существует необходимость в создании улучшенного колебательного аппликатора для МР реологии.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с изобретением, раскрывается колебательный аппликатор для МР реологии. Колебательный аппликатор согласно изобретению содержит:
- по меньшей мере, один передатчик, который создает возвратно-поступательное движение с заданной частотой;
- пояс, механически соединенный с передатчиком, который сконструирован так, чтобы его обертывать вокруг тела пациента, и каждый из множества передатчиков соединяется с поясом в различном месте вдоль его продольной протяженности.
В соответствии с изобретением пояс механически соединен с передатчиком таким образом, что передатчик удерживается на своем месте, на теле пациента с помощью пояса, хотя пояс обернут вокруг тела пациента. Пояс сам обеспечивает механическое соединение между передатчиком и телом пациента. Возвратно-поступательное движение, генерируемое передатчиком, воздействует на тело пациента посредством пояса. Предпочтительно, пояс не может растягиваться для того, чтобы эффективно соединять механические колебания в теле. Согласно изобретению не требуется механическая опора или конкретная масса или вес колебательного аппликатора. Колебательный аппликатор согласно изобретению можно использовать для МР реологического исследования практически каждого участка тела пациента. Кроме того, последовательность выполняемых действий МР реологического исследования может быть улучшена с помощью колебательного аппликатора согласно изобретению, поскольку изобретение позволяет зафиксировать колебательный аппликатор относительно пациента во время подготовки, т.е. прежде чем пациент помещается внутрь исследуемого объема МР устройства для сбора МР сигналов.
В соответствии с изобретением, по меньшей мере, один передатчик генерирует возвратно-поступательное движение с заданной частотой. Это предусматривает возможность того, что передатчиком генерируется возвратно-поступательное движение, имеющее спектр, содержащий различные частотные составляющие.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, ширина пояса изменяется по его длине. Таким образом, поясу может быть придана специальная форма для того, чтобы управлять давлением, оказываемым на поверхность тела. Это можно использовать для достижения требуемого колебания ткани или для защиты чувствительных участков тела.
В известной конструкции (US 6833703 B2, смотри выше) генерируется возвратно-поступательное движение перпендикулярно к поверхности тела. Колебательные аппликаторы, генерирующие движение параллельно поверхности тела, требуют определенного количества присоединений, которые не всегда предоставляются. Пояс, как предложено согласно изобретению, можно использовать для преобразования параллельного колебания передатчика в движение, перпендикулярное, по меньшей мере, части поверхности тела пациента. Это дает больше степеней свободы при проектировании колебательного аппликатора. Размер аппликатора имеет решающее значение для последовательности выполняемых действий и комфорта пациента. Когда концы пояса крепятся к колеблющимся частям передатчика (т.е. периодически меняя свое расстояние вдоль поверхности тела), пояс превращает колебания в направленное внутрь/наружу движение, поскольку изменение длины окружности пояса, образующего замкнутую петлю, приводит к соответствующему изменению радиуса.
В соответствии с возможным вариантом, возвратно-поступательное движение, генерируемое передатчиком, проходит параллельно продольной оси пояса и по касательной к поверхности тела. В альтернативном варианте, возвратно-поступательное движение, генерируемое передатчиком, проходит ортогонально к продольной оси пояса и перпендикулярно к поверхности тела. Таким образом, можно порождать преимущественно либо продольные, либо поперечные механические волны, распространяющиеся внутрь ткани тела. Тем самым становится возможным исследовать механические параметры, имеющие тензорные свойства.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один передатчик колебательного аппликатора расположен в корпусе генератора колебаний, который прикрепляется к поясу. Корпус окружает и защищает компоненты передатчика. Кроме того, корпус можно использовать как часть механического присоединения передатчика к поясу.
В соответствии с изобретением множество передатчиков соединяется с поясом в разных местах вдоль его продольной протяженности. Различные передатчики могут иметь отдельные приводы для достижения сложных рисунков механических волн, распространяющихся в ткани тела. С этой целью, возвратно-поступательное движение, генерируемое каждым передатчиком, должно иметь отдельно управляемую амплитуду, частоту и фазу. Амплитуда может быть локально оптимизирована усиливающей/ослабляющей суперпозицией/интерференцией отдельных волн. Итерационный программно-реализованный алгоритм, который использует заданные значения, в качестве начальных значений, выполняется в течение подготовительного периода. В течение МР последовательности, амплитуда, частота и фаза могут меняться в зависимости от движения тела человека или по другим причинам, которые могут способствовать реконструкции клинически существенных параметров.
Кроме того, механические колебания могут быть приложены в различных местах поверхности тела без изменения положения аппликатора.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна упругая прокладка крепится к поясу, каковая упругая прокладка должна быть помещена между поясом и телом пациента. Упругая прокладка служит для регулирования давления, оказываемого на поверхность тела в месте расположения валика. Более гибкие упругие прокладки можно использовать для предотвращения механического соединения при некоторых положениях тела. Менее гибкую упругую прокладку можно использовать для того, чтобы сфокусировать приложение механических колебаний при определенном положении тела. Таким образом, место сильнейшего механического соединения между передатчиком и телом можно контролировать. Нет необходимости размещать сам генератор колебаний, где требуется наибольшее усилие/движение. Вместо этого для того, чтобы сфокусировать усилие можно использовать упругую прокладку. Пояс передает усилие/движение от передатчика фокусирующей упругой прокладке.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения, передатчик включает в себя привод и передающий элемент, с помощью которого привод соединяется с поясом. Передающий элемент может быть боуденовским тросом или гибким валом. Передающий элемент передает движущую силу привода на пояс, причем длина линии передачи ограничена только трением и потерями передающего элемента. Это вариант осуществления изобретения имеет то преимущество, что привод, который может быть электродвигателем или линейным электромагнитным приводом (включающим в себя, например, катушку и постоянный магнит, как в обычной конструкции громкоговорителя), может быть расположен за пределами исследуемого объема используемого МР устройства. Таким образом предотвращаются нежелательные взаимодействия магнитных полей привода с основным магнитным полем В0 МР устройства. Привод может быть установлен на расстоянии одного метра или более от нулевой точки основного магнита МР устройства.
Изобретение не относится только к колебательному аппликатору, но и к устройству МР-визуализации. Устройство содержит:
- по меньшей мере, одну основную магнитную катушку для генерации однородного, устойчивого основного магнитного поля внутри исследуемого объема,
- ряд градиентных катушек для генерации переключаемых градиентов магнитного поля в различных пространственных направлениях внутри исследуемого объема,
- по меньшей мере, одну РЧ-катушку для генерации РЧ импульсов с МР-резонансной частотой в пределах исследуемого объема и/или для принятия МР сигналов от тела пациента, расположенного в исследуемом объеме,
- блок управления для управления временной последовательностью РЧ-импульсов и переключаемых градиентов магнитного поля,
- блок реконструкции для реконструкции МР изображения из принятых МР сигналов;
- колебательный аппликатор указанного выше типа.
Колебательный аппликатор в соответствии с изобретением может преимущественно использоваться в сочетании с большинством устройств МР-визуализации, которые в настоящее время используются в клинической практике, причем пояс колебательного аппликатора оборачивается вокруг части пациента, которая подлежит исследованию.
Кроме того, изобретение относится к способу МР визуализации, по меньшей мере, части тела, помещенной в магнитное поле внутри исследуемого объема МР устройства. Способ включает в себя следующие этапы:
- подвергание части тела колебательному механическому возбуждению посредством колебательного аппликатора типа, указанного выше в настоящем документе, где пояс колебательного аппликатора обернут вокруг части тела;
- подвергание части тела визуализирующей последовательности, содержащей один или несколько РЧ импульсов и переключаемые градиенты магнитного поля, в результате чего с части тела собираются МР-сигналы;
- получение параметров с пространственным разрешением, отражающих эластичность и/или тягучести ткани тела из собранных МР сигналов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи раскрывают предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, однако, что чертежи предназначены только с целью иллюстрации, а не как определение границ изобретения. На чертежах:
на Фиг. 1 схематично представлено МР устройство согласно изобретению;
Фиг. 2 иллюстрирует возбуждение колебаний с помощью колебательного аппликатора согласно изобретению;
на Фиг. 3 показан колебательный аппликатор согласно изобретению с поясом с меняющейся шириной;
на Фиг. 4 показан колебательный аппликатор согласно изобретению со встроенной упругой прокладкой;
на Фиг. 5 показан колебательный аппликатор согласно изобретению с боуденовским тросом в качестве передающего элемента.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со ссылкой на Фигуру 1, показано устройство 1 МР-визуализации. Устройство содержит сверхпроводящие или резистивные основные магнитные катушки 2, так что по существу однородное, постоянное во времени основное магнитное поле создается вдоль оси Z через исследуемый объем.
Система генерации и манипуляции магнитным резонансом прикладывает ряд РЧ-импульсов и переключаемых градиентов магнитного поля для инвертирования или возбуждения атомных магнитных спинов, вызывает магнитный резонанс, рефокусирует магнитный резонанс, манипулирует магнитным резонансом, пространственно и иным образом кодирует магнитный резонанс, насыщает спины и т.п. для осуществления МР-визуализации.
Более конкретно, усилитель 3 градиентных импульсов прикладывает происходящие импульсы к какой-то одной, выбранной из всех градиентных катушек 4, 5 и 6 по осям Х, У и Z исследуемого объема. Цифровой радиочастотный передатчик 7 передает РЧ-импульсы или пакеты импульсов с помощью переключателя 8 «прием-/передача» на РЧ-катушку 9, относящуюся ко всему объему, для передачи РЧ-импульсов в исследуемый объем. Типичная последовательность МР-визуализации состоит из пакета сегментов РЧ-импульсов малой длительности, которые будучи взятыми вместе друг с другом и любыми приложенными градиентами магнитного поля, выполняют выбранную манипуляцию атомным магнитным резонансом. РЧ импульсы используются для насыщения, возбуждения резонанса, инвертирования намагниченности, рефокусировки резонанса или манипулирования резонансом и выбора части тела 10, расположенного в исследуемом объеме. МР сигналы также собираются РЧ катушкой 9, относящейся ко всему объему.
Для генерации МР изображений ограниченных областей тела 10 набор локальных матричных РЧ-катушек 11, 12, 13 помещается рядом с областью, выбранной для визуализации. Матричные катушки 11, 12, 13 можно использовать для параллельной визуализации с целью приема МР сигналов, индуцированных передачами радиочастотных сигналов катушки, относящейся к телу.
Полученные в результате МР сигналы собираются РЧ-катушкой 9, относящейся ко всему объему, и/или матричными РЧ-катушками 11, 12, 13 и демодулируются приемником 14, предпочтительно включающим в себя предусилитель (не показан). Приемник 14 подсоединен к РЧ-катушкам 9, 11, 12 и 13 через переключатель 8 «прием-/передача».
Хост-компьютер 15 управляет усилителем 3 градиентных импульсов и передатчиком 7 для генерации любой из множества последовательностей, такой как эхо-планарной визуализации (EPI), эхо-объемной визуализации, градиентной и спин-эхо визуализации, быстрой спин-эхо визуализации и т.п. Для выбранной последовательности, приемник 14 принимает одну или множество строк МР данных одну за другой после каждого РЧ импульса возбуждения. Система 16 сбора данных выполняет аналого-цифровое преобразование принятых сигналов и преобразует каждую строку МР данных в цифровой формат, пригодный для дальнейшей обработки. В современных МР устройствах система 16 сбора данных является отдельным компьютером, который специализируется на сборе данных изображений в формате RAW.
В конечном итоге цифровые данные изображения в формате RAW реконструируются в представление изображения процессором 17 реконструкции, который применяет соответствующие алгоритмы реконструкции. МР изображение может представлять собой плоский срез сквозь пациента, массив параллельных плоских срезов, трехмерный объем или тому подобное. Изображение хранится в памяти для хранения изображений, где оно может быть доступно для преобразования срезов, проекций или других элементов представления изображения в соответствующем формате для визуализации, например с помощью видеомонитора 18, который предоставляет дисплей, на котором человек может изучать результирующее МР изображение.
Согласно изобретению, МР устройство 1 дополнительно содержит колебательный аппликатор для МР реологии. В возможном варианте осуществления изобретения, работа колебательного аппликатора может основываться на электро-механическом преобразователе, который преобразует электрические сигналы в механические колебания, например, взаимодействуя с основным магнитным полем B0.
Колебательный аппликатор содержит пояс 19, который оборачивается вокруг тела 10 пациента. Передатчик, генерирующий возвратно-поступательное движение данной частоты, является частью колебательного аппликатора. Передатчик содержит привод 20 и передающий элемент 21, через который привод 20 соединяется с поясом 19. Привод 20, который управляется хост-компьютером 15 МР устройства 1, находится за пределами исследуемого объема МР устройства 1, так что магнитные поля, генерируемые преобразователем 20 не интерферируют с основным магнитным полем, порождаемым основными магнитными катушками 2.
С помощью колебательного аппликатора часть тела 10, вокруг которого обернут пояс 19, подвергается колебательному механическому возбуждению в течение сбора МР сигналов. Параметры с пространственным разрешением, отражающие эластичность и/или тягучесть ткани тела 10, выводятся из собранных МР сигналов с помощью процессора 17 реконструкции.
На Фигуре 2, иллюстрируется возбуждение колебаний с помощью колебательного аппликатора по изобретению. В изображенном варианте осуществления, передатчик колебательного аппликатора располагается в корпусе 22 генератора колебаний, который прикрепляется к поясу 19. На Фигуре 2 показано поперечное сечение части тела 10 пациента, вокруг которой обернут пояс 19. На левом изображении на Фигуре 2, возвратно-поступательное движение (показано стрелкой), порождаемое передатчиком, проходит параллельно продольной оси пояса 19 и по касательной к поверхности тела 10. В варианте осуществления, показанном на правом изображении на Фигуре 2, возвратно-поступательное движение, генерируемое передатчиком, проходит ортогонально к продольной оси пояса 19 и перпендикулярно к поверхности тела 10.
Фигура 3 иллюстрирует, как можно целенаправленно управлять силой, действующей на поверхность тела вдоль пояса 19. В показанном варианте осуществления, пояс 19 имеет более широкий участок 23. Эффект более широкого участка 23 состоит в том, что давление, оказываемое на поверхность тела пациента снижается в соответствующем месте. Напротив, на участок 24 уменьшенной ширины оказывается повышенное давление на поверхность тела пациента. Придание формы поясу будет зависеть, на практике, от соответствующего реологического применения и анатомии пациента. Пояс индивидуальной формы, с различной шириной по всей длине, можно использовать для достижения данного рисунка колебаний внутри ткани тела пациента или для защиты чувствительных участков тела. На участке 25 пояса 19 предусматривается отверстие 26. Отверстие 26 можно использовать для доступа к телу пациента для вмешательства.
На Фигуре 4 показан вариант осуществления изобретения, в котором предусматривается упругая прокладка 27. Упругая прокладка 27 используется для управления давлением, оказываемым колебательным аппликатором на тело 10 пациента. Обладающая большой гибкостью упругая прокладка может быть соединена с поясом 19 для предотвращения механического соединения в положении, при котором упругая прокладка 27 находится в контакте с поверхностью тела 10. Менее гибкую упругую прокладку можно использовать для того, чтобы сфокусировать давление при соответствующем положении тела.
На Фигуре 5 показана конструкция колебательного аппликатора, который хорошо работает в сочетании с конструкцией пояса согласно изобретению. Боуденовский трос используется в качестве передающего элемента 21 (смотри Фигуру 1). Оболочка 28 боуденовского троса плотно соединяется с жестким корпусом 29. Нить 30 боуденовского троса прикрепляется к концу 31 пояса 19. Конец 31 пояса 19 может перемещаться относительно корпуса 29. Другой конец 32 пояса 19 плотно прикреплен к корпусу 29. Возвратно-поступательное линейное колебательное движение в направлении, указанном стрелкой 34, вдоль протяженности боуденовского троса генерируется посредством привода 20 (смотри Фигуру 1). Это движение передается через нить 30 на конец 31 пояса 19. Соответствующая сила прикладывается к телу 10 пациента, вокруг которого обернут пояс 19. Восстанавливающая сила генерируется тканями тела, которые могут сжиматься, таким образом, чтобы, в конечном счете, требуемое колебание возбуждалось в теле 10. Необязательно, пружина 33 может быть предусмотрена между концом 31 пояса 19 и корпусом 29 для того, чтобы обеспечить смещение для силы, вызывающей колебания, или поддержку силе упругости ткани тела.
В альтернативном варианте осуществления (не показан) могут быть предусмотрены по-разному расположенные пружины и рычажки внутри корпуса 29 для того, чтобы генерировать требуемое возвратно-поступательное движение заданной амплитуды в заданном направлении.
В дополнительном варианте осуществления (не показан) передающий элемент 21 может быть эластичным валом, который передает вращательное движение от привода 20 на пояс 19. Эксцентрика может быть встроена в корпус 29 для того, чтобы произвести требуемое колебание.

Claims (22)

1. Колебательный аппликатор для МР-реологии, содержащий:
- множество передатчиков, каждый из которых создает возвратно-поступательное движение с заданной частотой;
- пояс (19), механически соединенный с передатчиком, причем пояс (19) сконструирован так, чтобы его обертывать вокруг тела (10) пациента, причем пояс сам обеспечивает механическое соединение между передатчиком и телом пациента так, что возвратно-поступательное движение, генерируемое передатчиком, проходит параллельно продольной оси пояса (19) и по касательной к поверхности тела (10); и
причем каждый из множества передатчиков соединяется с поясом (19) в различном положении вдоль его продольной протяженности.
2. Колебательный аппликатор по п. 1, в котором ширина пояса изменяется по его длине.
3. Колебательный аппликатор по п. 1, в котором по меньшей мере один передатчик располагается в корпусе (22) генератора колебаний, который крепится к поясу (19).
4. Колебательный аппликатор по п. 3, в котором возвратно-поступательное движение, генерируемое каждым передатчиком, имеет управляемую амплитуду и/или фазу и/или частоту.
5. Колебательный аппликатор по любому из пп. 1-4, в котором по меньшей мере одна упругая прокладка (27) крепится к поясу (19), причем упругая прокладка (27) должна быть помещена между поясом (19) и телом (10) пациента.
6. Колебательный аппликатор по любому из пп. 1-4, в котором передатчик содержит привод (20) и передающий элемент (21), с помощью которого привод (20) соединяется с поясом (19).
7. Колебательный аппликатор по п. 6, в котором передающий элемент (21) является боуденовским тросом или гибким валом.
8. Магнитно-резонансное (МР) устройство, содержащее:
- по меньшей мере одну основную магнитную катушку (2) для генерации однородного, устойчивого магнитного поля внутри исследуемого объема,
- ряд градиентных катушек (4, 5, 6) для генерации переключаемых градиентов магнитного поля в различных пространственных направлениях внутри исследуемого объема,
- по меньшей мере одну РЧ-катушку (9) для генерации РЧ импульсов с МР-частотой в пределах исследуемого объема и/или для принятия МР-сигналов от тела (10) пациента, расположенного в исследуемом объеме,
- блок (15) управления для управления временной последовательностью РЧ-импульсов и переключаемых градиентов магнитного поля,
- блок (17) реконструкции для реконструкции МР-изображения из принятых МР-сигналов;
- колебательный аппликатор по любому из пп. 1-7, в котором пояс (19) сконструирован так, чтобы его обертывать вокруг части тела (10).
9. МР-устройство по п. 8, в котором передатчик содержит привод (20) и передающий элемент (21), с помощью которого привод (20) соединяется с поясом (19), причем привод (20) находится за пределами исследуемого объема.
10. Способ МР-визуализации по меньшей мере части тела (10), помещенной в магнитное поле внутри исследуемого объема МР-устройства (1), причем способ содержит следующие этапы:
- подвергание части тела (10) колебательному механическому возбуждению посредством колебательного аппликатора в соответствии с любым из пп. 1-7, причем возвратно-поступательное движение, генерируемое передатчиком, воздействует на тело пациента посредством пояса, причем пояс (19) оборачивается вокруг части тела (10);
- подвергание части тела (10) визуализирующей последовательности, содержащей один или несколько РЧ-импульсов и переключаемые градиенты магнитного поля, в результате чего с части тела (10) собираются МР-сигналы;
- получение параметров с пространственным разрешением, отражающих эластичность и/или тягучесть ткани тела (10) из собранных МР-сигналов.
RU2014154056A 2012-06-12 2013-05-30 Колебательный аппликатор для мр-реологии RU2638094C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261658480P 2012-06-12 2012-06-12
EP12171571.8 2012-06-12
US61/658,480 2012-06-12
EP12171571.8A EP2674773A1 (en) 2012-06-12 2012-06-12 Oscillation applicator for MR rheology
PCT/IB2013/054457 WO2013186658A2 (en) 2012-06-12 2013-05-30 Oscillation applicator for mr rheology

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014154056A RU2014154056A (ru) 2016-07-27
RU2638094C2 true RU2638094C2 (ru) 2017-12-11

Family

ID=46419886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154056A RU2638094C2 (ru) 2012-06-12 2013-05-30 Колебательный аппликатор для мр-реологии

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10441218B2 (ru)
EP (2) EP2674773A1 (ru)
JP (1) JP6267692B2 (ru)
CN (1) CN104471420B (ru)
BR (1) BR112014030762A2 (ru)
RU (1) RU2638094C2 (ru)
WO (1) WO2013186658A2 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105980873B (zh) * 2014-01-24 2019-04-05 皇家飞利浦有限公司 用在磁共振流变成像***中的手持式振荡施加器
GB201503177D0 (en) 2015-02-25 2015-04-08 King S College London Vibration inducing apparatus for magnetic resonance elastography
DE102017207500A1 (de) 2017-05-04 2018-11-08 Siemens Healthcare Gmbh Spulenanordnung zum Senden von Hochfrequenzstrahlung
RU2020134568A (ru) 2018-04-23 2022-04-21 Эвоник Оперейшенс ГмбХ Способы оценивания кровяного давления и артериальной жесткости на основании фотоплетизмографических (ppg) сигналов
WO2021249850A1 (en) 2020-06-09 2021-12-16 Evonik Operations Gmbh Wearable device
EP4321888A1 (de) * 2022-08-12 2024-02-14 Siemens Healthineers AG Magnetresonanz-elastographie-vorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5913834A (en) * 1993-11-04 1999-06-22 Francais; Caramia System for imparting sensory effects across a mother's abdomen to a fetus and monitoring effects on the fetus
US6184684B1 (en) * 1997-01-27 2001-02-06 General Electric Company Method to automatically tune MRI RF coils
US20090299168A1 (en) * 2008-04-04 2009-12-03 Ehman Richard L Passive Acoustic Driver For Magnetic Resonance Elastography
US20100049029A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Piezoelectric magnetic resonance elastograph (mre) driver system
RU2422843C2 (ru) * 2006-05-25 2011-06-27 Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. Способ и устройство для сверхширокополосной радиопередачи в системах mri (магнитно-резонансной визуализации)

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3520294A (en) * 1968-01-26 1970-07-14 Electro Medical System Inc Labor contraction monitoring system
FR2592784B1 (fr) * 1986-01-10 1992-05-07 Strauss Andreas Appareil de mesure de la pression arterielle, notamment dans l'artere ophtalmique
US5592085A (en) * 1994-10-19 1997-01-07 Mayo Foundation For Medical Education And Research MR imaging of synchronous spin motion and strain waves
US5952828A (en) * 1994-10-19 1999-09-14 Mayo Foundation For Medical Education And Research Driver device for MR elastography
US6506175B1 (en) * 1999-03-26 2003-01-14 Samuel A. Goldstein Therapeutic bandage
JP2002010991A (ja) * 2000-06-28 2002-01-15 Ge Yokogawa Medical Systems Ltd 振動付与装置および磁気共鳴撮影装置
DE10156178A1 (de) 2001-11-15 2003-06-05 Philips Intellectual Property Mammographie-Zusatz für MR-Elastographie
US6879155B2 (en) 2002-04-10 2005-04-12 Mayo Foundation For Medical Education And Research Magnetic resonance acoustography
US7329792B2 (en) * 2003-02-04 2008-02-12 Damage Control Surgical Technologies, Inc. Method and apparatus for hemostasis
US7762440B2 (en) * 2003-02-18 2010-07-27 Tactical Design Labs, Inc. Ergonomic duty belt
JP4610010B2 (ja) * 2003-07-17 2011-01-12 株式会社日立メディコ 磁気共鳴イメージング装置
US7604601B2 (en) 2005-04-26 2009-10-20 Biosense Webster, Inc. Display of catheter tip with beam direction for ultrasound system
US7307423B2 (en) * 2005-05-05 2007-12-11 Wisconsin A.Umni Research Foundation Magnetic resonance elastography using multiple drivers
JP4878174B2 (ja) * 2006-02-24 2012-02-15 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置
DE102006037160B4 (de) * 2006-04-13 2009-10-08 Charité - Universitätsmedizin Berlin Vorrichtung für die Magnetresonanzelastographie (MRE)
US7661152B2 (en) * 2007-03-07 2010-02-16 Raul Manzano-Rivera Gastrostomy garment
US20080262347A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-23 Geoffrey Batchelder Method and apparatus for monitoring integrity of an implanted device
DE102007022469A1 (de) * 2007-05-08 2008-11-13 Charité-Universitätsmedizin Berlin Verfahren und Vorrichtung zum elastographischen Untersuchen von Gewebe
US8706192B2 (en) * 2008-02-16 2014-04-22 Geng Li Magnetic resonance elastograph system with hydraulic driver
JP5572151B2 (ja) * 2008-04-04 2014-08-13 メイヨ フォンデーシヨン フォー メディカル エジュケーション アンド リサーチ 有限媒質モデルを用いた核磁気共鳴弾性率計測インバージョン法
US20100152564A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-17 Hoang Van Nguyen Method and apparatus for external monitoring device
US9492105B1 (en) * 2009-02-13 2016-11-15 Cleveland Medical Devices Inc. Device for sleep diagnosis
JP5435455B2 (ja) * 2009-03-27 2014-03-05 国立大学法人 千葉大学 集束型加振装置
US8986211B2 (en) * 2009-10-12 2015-03-24 Kona Medical, Inc. Energetic modulation of nerves
CN101708123A (zh) * 2009-10-28 2010-05-19 上海理工大学 肝纤维化分级研究的磁共振弹性成像检测***及其方法
JP5376593B2 (ja) * 2009-11-09 2013-12-25 公立大学法人首都大学東京 磁気共鳴エラストグラム（ｍｒｅ）の作成方法及び作成装置、並びに磁気共鳴エラストグラム（ｍｒｅ）作成用のボールバイブレータ
JP5773171B2 (ja) * 2010-08-25 2015-09-02 国立大学法人北海道大学 Ｍｒｅ用の加振装置、加振システム、および加振方法
US9282897B2 (en) * 2012-02-13 2016-03-15 MedHab, LLC Belt-mounted movement sensor system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5913834A (en) * 1993-11-04 1999-06-22 Francais; Caramia System for imparting sensory effects across a mother's abdomen to a fetus and monitoring effects on the fetus
US6184684B1 (en) * 1997-01-27 2001-02-06 General Electric Company Method to automatically tune MRI RF coils
RU2422843C2 (ru) * 2006-05-25 2011-06-27 Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. Способ и устройство для сверхширокополосной радиопередачи в системах mri (магнитно-резонансной визуализации)
US20090299168A1 (en) * 2008-04-04 2009-12-03 Ehman Richard L Passive Acoustic Driver For Magnetic Resonance Elastography
US20100049029A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. Piezoelectric magnetic resonance elastograph (mre) driver system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
UTAROH MOTOSUGI ET AL: "Effects of gadoxetic acid on liver elasticity measurement by using magnetic resonance elastography", MAGNETIC RESONANCE IMAGING, ELSEVIER SCIENCE, TARRYTOWN, NY, US, vol. 30, no. 1, 4 August 2011 (2011-08-04), (п. 2.2 "elastic (rubber) belt"). *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2859371A2 (en) 2015-04-15
WO2013186658A2 (en) 2013-12-19
CN104471420A (zh) 2015-03-25
EP2674773A1 (en) 2013-12-18
RU2014154056A (ru) 2016-07-27
CN104471420B (zh) 2018-09-28
BR112014030762A2 (pt) 2017-06-27
US10441218B2 (en) 2019-10-15
US20150148663A1 (en) 2015-05-28
JP6267692B2 (ja) 2018-01-24
WO2013186658A3 (en) 2014-04-17
JP2015519168A (ja) 2015-07-09
EP2859371B1 (en) 2020-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2638094C2 (ru) Колебательный аппликатор для мр-реологии
Sinkus et al. High-resolution tensor MR elastography for breast tumour detection
US7956613B2 (en) Method for imaging acoustically induced rotary saturation with a magnetic resonance imaging system
JP6113187B2 (ja) Ｂ１マッピングのあるｍｒ撮像
EP0708340B1 (en) MR imaging of synchronous spin motion and strain waves
US8508229B2 (en) Shear mode pressure-activated driver for magnetic resonance elastography
US5952828A (en) Driver device for MR elastography
JP6554729B2 (ja) 縮小視野磁気共鳴イメージングのシステムおよび方法
EP2992351B1 (en) Dixon-type water/fat separation mri using high-snr in-phase image and lower-snr at least partially out-of-phase image
JP5599893B2 (ja) ナビゲータを使用するｍｒイメージング
KR101343029B1 (ko) 자기 공명 영상 장치 및 그 제어 방법
US20140114177A1 (en) System and method for magnetic resonance elastography of the breast
JP6445470B2 (ja) パラレルのマルチスライスｍｒ画像法
WO2010020184A1 (en) Piezoelectric magnetic resonance elastograph (mre) driver system
Uffmann et al. Design of an MR‐compatible piezoelectric actuator for MR elastography
JP2012522560A (ja) Ｆｌａｉｒ法を用いたデュアルコントラストｍｒ撮像
JP5376593B2 (ja) 磁気共鳴エラストグラム（ｍｒｅ）の作成方法及び作成装置、並びに磁気共鳴エラストグラム（ｍｒｅ）作成用のボールバイブレータ
US9480414B2 (en) Elastography method, and magnetic resonance system for implementing an elastography method
Madore et al. External hardware and sensors, for improved MRI
JP3837180B2 (ja) 磁気共鳴で被検体の弾性画像を発生する方法
JP4342197B2 (ja) 磁気共鳴弾性イメージング装置及びこの装置に用いるプローブ
JP4610010B2 (ja) 磁気共鳴イメージング装置
RU2708817C2 (ru) Магнитно-резонансная система исследования с подвижным держателем пациента
CN217332812U (zh) 局部线圈装置及磁共振成像设备
JP4125134B2 (ja) 磁気共鳴アコーストグラフィ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200531