Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в медицинской технике, а именно для неразрушающей диагностики. Сущность: способ магнитно-резонансной томографии заключается в том, что исследуемый объем помещают в постоянное магнитное поле, предварительно введя в него вещества, содержащие электронные парамагнитные центры, воздействуют на объект радиоимпульсами, которые возбуждают сигналы ядерного резонанса, и импульсными градиентами магнитного поля по осям Х, Y, Z регистрируют сигналы спинового эха от ядерных cпинов объекта, реконструируют изображение в выбранном сечении и выполняют визуализацию реконструированного изображения, также на исследуемый объект воздействуют высокочастотным импульсом возбуждения электронных состояний, изменяя частоту заполнения высокочастотного импульса и идентифицируя характер патологии в зависимости от частот, при которых фиксируют наличие реакции объекта по изменению изображения, причем указанное воздействие выполняют непосредственно перед воздействием радиоимпульсов, также во время действия высокочастотного импульса уменьшают постоянное магнитное поле, и по изменению величины его уровня фиксируют изменение на изображении для идентификации патологии. Способ осуществляют посредством устройства, содержащего блок электромагнитных катушек, блок управления током катушки основного магнитного поля, блок формирования импульсных градиентов магнитного поля, выход которого подключен к блоку электромагнитных катушек, пассивный коммутатор, выход которого, через усилитель и преобразователь сигналов связан с управляющим электронновычислительным блоком, три выхода которого связаны соответственно с блоком визуального отображения, блоком формирования импульсных градиентов магнитного поля и блоком формирования радиоимпульсов возбуждения сигналов спинового эха, и блок возбуждения электронных состояний, включающий модуль формирователя высокочастотного импульса, содержащий синтезатор частот с цифровым управлением и усилитель мощности радиоимпульса, и модуль управления уровнем основного магнитного поля, при этом блок электромагнитных катушек дополнительно содержит высокочастотную индуктивность для возбуждения электронных состояний и индуктивную обмотку для уменьшения постоянного магнитного поля. Технический результат - возможность идентификации патологических тканей. 2 с. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2063702
Класс(ы) патента: A61B6/00, G01R33/20
Номер заявки: 5068091/14
Дата подачи заявки: 20.07.1992
Дата публикации: 20.07.1996
Заявитель(и): Тютин Леонид Аврамович; Неронов Юрий Ильич
Автор(ы): Тютин Леонид Аврамович; Неронов Юрий Ильич
Патентообладатель(и): Тютин Леонид Аврамович; Неронов Юрий Ильич
Описание изобретения: Предлагаемое техническое решение относится к реконструктивной вычислительной томографии и может быть эффективно использовано для медицинской диагностики и неразрушающего контроля диэлектрических материалов.
Известен способ магнитно-резонансной томографии (МР-томографии), заключающийся в помещении исследуемого объекта в постоянное магнитное поле, воздействии на него радиоимпульсами и импульсами градиентов магнитного поля для возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса, цифровой регистрации этих сигналов, математической реконструкции изображения в выбранном сечении с помощью ЭВМ и визуализации полученного изображения (см. например, Сорока П. М. "Интроскопия на основе ЯМР", Москва, Энергоатомиздат, 1986. Чжо 3.Х. и др. "Томография на основе ЯМР с преобразованием Фурье", ТИИЭР, 1982, т.70, п. 10, смотрите также: В.М.Уткин, "Способ томографии на основе ядерного магнитного резонанса". Авторское свидетельство СССР N 1543317, кл. G 01 N 24/08, приоритет от 23.06.87).
В наиболее распространенной на практике модификации известного способа для возбуждения сигналов от исследуемого объекта используют следующие импульсы:
90-градусный радиочастотный импульс с ориентацией вектора перпендикулярно направлению магнитного поля при наличии селективного градиента магнитного поля по оси Z,
фазокодирующий градиент магнитного поля по оси Y (циклически изменяемый по амплитуде после запуска очередного 90-градусного радиоимпульса),
180-градусный импульс или используют знакопеременные градиенты для формирования сигнала спинового эха,
частотокодирующий градиент магнитного поля по оси X с одновременной цифровой регистрацией эхо-сигнала.
Указанная последовательность образует единый структурный импульс, эти импульсы подаются периодически, т.е. формируется поток (последовательность) импульсов, каждый из которых имеет указанную выше структуру. Отклики объекта на воздействие каждого структурного импульса (сигналы эха) построчно накапливаются в памяти ЭВМ, образуя цифровую рабочую матрицу, далее двумерным преобразованием Фурье она преобразуется в матрицу изображения (см. техническое описание "MAGNAVIEW MR-Imaging system", фирма Инструментариум, Финляндия, июнь 1989 год).
Описанный способ наиболее близок по своей технической сущности к предлагаемому техническому решению и потому выбирается в качестве прототипа.
Недостаток способа-прототипа применительно к медицинской диагностике заключается в том, что он не позволяет достаточно уверенно различать ткани, находящиеся в норме и в патологии, что существенно снижает диагностические возможности, этот недостаток обусловлен тем, что нормальные и патологические ткани хотя и имеют различный химический состав и разный состав парамагнитных примесей (свободно-радикальных центров, металлоферментов и др.), однако эти ткани весьма сходны именно по тем физическим характеристикам, которые используются в способе-прототипе. Томограмма прототипа показывает внутреннее строение изучаемых объектов, однако изображение отражает внутреннее отличие в исследуемой среде лишь по протонной плотности и временам релаксации. Патологические же изменения тканей (особенно на начальной стадии), как правило, проходят на химическом уровне без изменения протонной плотности и времен релаксаций. В способе-аналоге отсутствует возможность избирательно выделять те участки в биологической среде, которые сходны по протонной плотности и временам ралаксации, но насыщены различными свободными радикалами и металлоферментами.
Следовательно, известный способ не позволяет различать участки объектов, имеющих малое отличие протонной плотности и малое отличие времен релаксаций, в которых, однако, различается химический состав и состав парамагнитных примесей. Известно, что одинаковые времена релаксации могут быть обеспечены разными парамагнитными примесями, такие недостатки существенно ограничивают диагностические возможности в медицинской практике.
Технический эффект, достигаемый в предлагаемом способе, заключается в возможности выделять и различать участки тканей, находящихся в норме и патологии. Кроме этого, предлагаемый способ позволяет в ряде случаев либо существенно сократить время накопления томограммы, либо использовать магнитные поля более низкой напряженности и экономить энергозатраты.
Указанный технический эффект достигается тем, что в способе МР-томографии, заключающемся в помещении объекта в постоянное магнитное поле, воздействии на объект радиоимпульсами возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и импульсными градиентами магнитного поля по трем взаимно-перпендикулярным осям, регистрации сигналов спинового эха, реконструировании изображения в выбранном сечении и визуализации реконструированного изображения, дополнительно воздействуют на объект высокочастотным импульсом возбуждения электронных состояний. Это воздействие выполняют непосредственно перед воздействием радиоимпульса, возбуждающего сигнал ЯМР. Кроме этого, предлагается в процессе исследования изменять частоту вновь введенного импульса и идентифицировать характер патологии в зависимости от того, на какой частоте импульса возбуждения тех или иных электронных состояний зафиксировано наличие реакции объекта. Далее, предлагается вариант способа, при котором во время действия вновь введенного высокочастотного импульса дополнительно вводят импульс постоянного магнитного поля, который уменьшает на это время напряженность суммарного постоянного магнитного поля.
И наконец, предлагается вариант, при котором в исследуемый объект (организм пациента) перед накоплением МР-томограммы вводят вещества, содержащие электронные парамагнитные центры, на которые с целью изменения локальной протонной поляризации воздействуют импульсом вожбуждения электронных состояний.
Сопоставление вновь предложенного способа МР-томографии с известными аналогами и прототипом позволяет утверждать, что введенные отличительные признаки (наличие дополнительного высокочастотного воздействия на электронные состояния и размещение его во времени непосредственно перед возбуждением спинового эха) ранее не были известны и, таким образом, предлагаемый способ МР-томографии отвечает критерию "новизна".
Введенное дополнительное воздействие осуществляет резонансное возбуждение электронных спиновых состояния только определенных молекул металлоферментов, свободнорадикальных центров или других парамагнитных центров, требуемых для целей диагностики.
Из сказанного следует, что предлагаемый способ МР-томографии, основанный на изменении поляризации ядер из-за возбуждения электронных состояний, имеет иное распределение интенсивности получаемых изображений, чем это характерно для прототипа и аналогов. Следовательно, он обеспечивает возможность получать принципиально новую информацию о жизнедеятельности живых объектов.
Введение указанных выше отличительных признаков позволяет достичь качественно нового технического эффекта, который заключается в возможности идентификации участков ткани, находящихся в патологии, несмотря на то, что по протонной плотности и по ряду других физических характеристик эти ткани сходны с аналогичными характеристиками нормальных тканей. Таким образом, предлагаемый способ отвечает критерию "изобретательский уровень".
Известно устройство для МР-томографии, содержащее блок электромагнитных катушек, имеющий катушки основного магнитного поля, радиочастотную катушку и катушки для линейных и нелинейных градиентов магнитного поля по осям X, Y, Z, блок управления током катушки основного магнитного поля, связанный с блоком электромагнитных катушек, блок управления градиентами магнитного поля, выход которого подключен к блоку электромагнитных катушек, пассивный коммутатор, соединенный с радиочастотной катушкой, выход которого последовательно соединен с усилителем, аналого-цифровым преобразователем, блоком буферной памяти и вычислительным блоком, связанным с блоком визуального отображения, блоком формирования запускающих импульсов который подключен к блоку формирования радиоимпульсов возбуждения сигналов спинового эхо, связанного через блок усилителя мощности с пассивным коммутатором, и к блоку формирования импульсных градиентов, включающего многоканальный цифроаналоговый преобразователь, связанный с вычислительным блоком, выход которого подключен к входу блока управления градиентами магнитного поля (см. техническое описание "MAGNAVIEW MR-Imaging system", фирма "Инструментариум", Финляндия, июнь 1989 год).
Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает возможности уверенно различать участки, находящиеся в норме и патологии. Этот недостаток обусловлен тем, что устройство реализует упомянутый выше способ-прототип, в то время как нормальные и патологические ткани различаются во многих случаях по химическому составу, т.е. по концентрации и наличию тех или иных электронных парамагнитных центров.
Технический эффект, достигаемый предлагаемым устройством, реализующим описанный выше способ, заключается в возможности идентификации патологических тканей.
Предлагаемое устройство содержит блок электромагнитных катушек, имеющий катушку основного магнитного поля, радиочастотную катушку и катушки для линейных и нелинейных градиентов магнитного поля по осям X, Y, Z. Далее, оно содержит блок управления током катушки основного магнитного поля, связанный с блоком электромагнитных катушек, блок управления градиентами магнитного поля, выход которого подключен к блоку электромагнитных катушек, последовательно соединенные пассивный коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок буферной памяти и вычислительный блок. Вычислительный блок связан с блоком визуального отображения, блоком формирования интервалов возбуждения эхо-сигналов и блоком формирования градиентов магнитного поля. Блок формирования интервалов возбуждения эхо-сигналов подключен ко входу цепи из последовательно соединенных программируемого генератора импульсов, блока управления передатчиком и передатчика. Выход передатчика подключен к пассивному коммутатору. Блок формирования градиентов магнитного поля через многоканальный цифроаналоговый преобразователь и блок усилителей связан с входом блока управления градиентами магнитного поля.
Помимо перечисленных признаков, общих с прототипом, в предложенное устройство введен блок возбуждения электронных состояний, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а выход связан с блоком электромагнитных катушек.
Сопоставление с прототипом и с другими известными устройствами показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием блока возбуждения электронных состояний и его связями с остальными блоками. Таким образом, предложенное устройство отвечает критерию "новизна".
Введение указанных выше отличительных признаков, позволяет реализовать дополнительное избирательное воздействие (см. описанный выше способ) и тем самым достичь требуемого технического эффекта возможности идентифицировать патологические ткани.
Кроме того, предлагаются варианты построения блоков устройства.
Блок возбуждения электронных состояний содержит модуль формирователя высокочастотного импульса, содержащего синтезатор частот с цифровым управлением задаваемых частот и усилитель мощности радиоимпульса, управляющий вход которого соединен с выходом синтезатора, при этом управляющий вход синтезатора является общим входом блока возбуждения электронных состояний.
В общем случае блок возбуждения электронных состояний может дополнительно содержать модуль импульсов тока, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а выход соединен с блоком электромагнитных катушек. Предлагаемое техническое решение содержит цифроаналоговый преобразователь и формирователь импульса тока, управляющий вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, при этом вход цифроаналогового преобразователя является общим входом блока возбуждения электронных состояний.
Блок электромагнитных катушек дополнительно содержит высокочастотную индуктивность возбуждения электронных состояний, а также (в общем случае) дополнительно содержит индуктивную обмотку для уменьшения постоянного магнитного поля.
Сущность предложения поясняется чертежами.
На фиг. 1 7 приведены эпюры подаваемых на объект импульсов и сигнала эха, которые представлены в требуемой последовательности во времени (t-время) и циклически повторяются при накоплении цифровой матрицы.
На фиг. 1 представлен подаваемый на объект уровень постоянного магнитного поля, которыйв общем случае из-за подачи импульса тока может быть уменьшен в несколько раз на период подачи импульса возбуждения электронных состояний.
На фиг. 2 представлена эпюра высокочастотного импульса J (вч) для избирательного воздействия на электронные состояния.
На фиг. 3 дана эпюра радиочастотного 90-градусного импульса J (рч) для поворота вектора ядерной намагниченности.
На фиг. 4 дана эпюра градиента магнитного поля Gх по оси X, этот градиент обеспечивает частотное кодирование составляющих исследуемой области (индекс i), необходимое для восстановления изображения по одной из координат.
На фиг. 5 представлена эпюра градиента магнитного поля Gyj по оси Y, величина этого градиента циклически изменяется после подачи очередного радиоимпульса. Градиенты по этой оси обеспечивают фазовое кодирование (индекс j), необходимое для восстановления изображения по второй координате.
На фиг. 6 дана эпюра градиента магнитного поля Gz по оси Z, градиент по этой оси используется для выделения исследуемого слоя в выбранном сечении (фиксация третьей координаты).
На фиг. 7 представлена эпюра ЯМР сигнала Sj(t), который подается на амплитудно-цифровой преобразователь для цифровой регистрации очередной строки исходной матрицы-изображения.
На фиг. 8 представлена структурная схема предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство содержит блок электромагнитних катушек 1 (фиг. 8), включающий катушку основного магнита, радиочастотную катушку и катушки создания линейных и нелинейных градиентов магнитного поля по осям X, Y, Z, предназначенный для помещения в его внутреннее пространство исследуемого объекта; блок 2 управления током катушки основного магнита, предназначенный для подержания напряженности постоянного магнитного поля заданного уровня; блок 3 управления градиентами магнитного поля вдоль осей X, Y и Z; пассивный коммутатор 4; усилитель и преобразователь сигналов ЯМР 5, управляющий электронно-вычислительный блок (ЭВМ) 6, блок визуального отображения 7; блок 8 формирования радиоимпульсов возбуждения сигналов спинового эха и блок возбуждения электронных состояний 9
На фиг. 8 представлен вариант схемы в общем случае, где блок 9 состоит из четырех модулей: модуль синтезатора частот 10 с цифровым управлением от вычислительного блока, выход этого модуля связан с входом модуля усилителя мощности высокочастотных импульсов 11, выход которого соединен с блоком электромагнитных катушек. Вычислительный блок управляет также модулем управления уровнем основного магнитного поля, содержащим цифроаналоговым преобразователем 12, формирующим управляющий импульс для уменьшения магнитного поля и модуль 13.Выход модуля 12 связан с входом модуля 13, который обеспечивает согласование импульса уменьшения магнитного поля. Этот импульс с выхода модуля 13 подается либо на блок управления током катушки основного магнита, либо непосредственно в блок электромагнитных катушек на дополнительную индуктивность для уменьшения магнитного поля.
Кроме этого, в заявляемом техническом решении блок электромагнитных катушек 1 дополнительно содержит индуктивность для облучения исследуемого объекта частотой электронного резонанса и в общем случае индуктивное устройством для уменьшения магнитного поля.
Заявляемое техническое решение позволяет разрабатывать новые сверхнизкопольные МР-томографы, в которых модули 12 и 13 могут отсутствовать.
Функционирование способа заключается в следующем.
Исследуемый объект помещается в постоянное магнитное поле В (фиг. 1).
Действие магнитного поля на объект приводит к тому, что магнитные моменты ядер преимущественно частично ориентируются по направлению магнитного поля и возникает ядерная поляризация. Существенным является то, что степень ориентации ядерных спинов мала, порядка тысячных долей процента, соответственно ядерная поляризация оказывается малой, что обуславливает и слабость сигналов ядерного магнитного резонанса и приводит к необходимости длительного накопления томограммы.
Далее на объект подают импульс возбуждения электронных состояний (фиг. 2), который изменяет локальную ядерную поляризацию из-за нижеследующего.
Спины электронов связаны взаимодействием со спинами ядер. Это взаимодействие при стимуляции электронных переходов приводит к повышению (изменению) поляризации ядер. Если импульс возбуждения электронных состояний является интенсивным, то эффект повышения ядерной поляризации, обусловленный спин-спиновым электрон-ядерным взаимодействием, распространяется за счет явления спиновой диффузии на область, окружающую данное электронное состояние. Причем, если основным механизмом релаксации ядер оказывается релаксация за счет спин-спинового электронно -ядерного взаимодействия, то при избирательном воздействии на данное электронное состояние локальная поляризация протонов увеличивается в Р раз:
P = 1+(1/2)[μ(элек)/μ(прот)] ≃ -328
где μ(элек)- магнитный момент электрона, μ(прот) магнитный момент протона (см. например, Р. Эрнст, Д. Боденхаузен, А. Вокаун, "ЯМР в одном и двух измерениях", изд. "Мир", 1990, стр. 230).
Практически в рамках спектроскопии было установлено, что при накачке электронных состояний модельных растворов, содержащих, например, протоны органических молекул и неспаренные электроны парамагнитных центров (типа гадалиния), ядерная поляризация может быть увеличена в двести раз (см, например, "Магнитный резонанс." Сб. докладов XII Всесоюзной школы-симпозиума по магнитному резонансу, Пермь, 1991 г. стр. 94 97). Причем, необходимо отметить, что для существенного диагностического эффекта (для случая выявления, например, патологических изменений) достаточно изменить ядерную намагниченность всего лишь на 20% поскольку такого воздействия уже достаточно для изменения яркости на томограмме. По этой причине требования к величине интенсивности импульса возбуждения электронных состояний не являются высокими.
В случае живого организма мы имеем сложную систему. С одной стороны, ткани имеют высокую концентрацию воды, протоны которых образуют удобную для томографического использования систему ядер. С другой стороны, ткани содержат свободно-радикальные центры, металлоферменты и другие включения с неспаренными электронами, спины которых можно использовать для поляризации протонов.
Различные воздействия на живую ткань или часть ткани (механические, химические, радиационные и др.) приводят к изменению интенсивности биохимических процессов и, соответственно, к изменению среднестатисческой концентрации активных свободнорадикальных центров и металлоферменов. В качестве примера отметим работы Д. А. Свистуненко и С. В. Волощенко, Л. М. Байдер ("Магнитный резонанс". Сб. докладов, Пермь, 1991 г. стр. 103 105), в которых регистрировались методом спектроскопии электронного парамагнитного резонанса изменения и увеличение концентрации новых парамагнитных центров при патологии и при радиационном воздействии.
Следовательно, избирательная электронная накачка тех или иных электронных состояний будет приводить к разной поляризации протонов различных областей.
Далее, на объект подают 90-градусный импульс (фиг. 3) и знакопеременные импульсные градиенты по осям X (фиг. 4), Y (фиг. 5), Z (фиг. 6). Это воздействие формирует сигнал спинового эха Sj(t), компоненты которого имеют частотную и фазовую кодировку. Сигнал спинового эха усиливают (фиг. 7) и осуществляют его цифровую регистрацию в интервалы времени ti. Цикл (фиг. 2 - 7) повторяют с изменением градиента Gyj и построчно накапливают рабочую цифровую матрицу:
Sij Sj(ti) (2)
Накопленную цифровую информацию далее обрабатывают с помощью двойного фурье-преобразования:
Sij --- Aij (3)
При этом получается матрица Aij, элементы которой пропорциональны локальной ядерной поляризации Pij. Именно локальная ядерная поляризация и определяет контраст томографического изображения. Следовательно, реализация предлагаемого технического решения осуществляется тем, что периодически перед каждым возбуждением ядерной спиновой системы осуществляют избирательное резонансное воздействие на электронные состояния (фиг. 2), из-за которого вокруг избранных электронных центров повышается (изменяется) Pij локальная поляризация ядер.
Избирательность воздействия обеспечивается подбором частоты подаваемых высокочастотных импульсов, которая соответствует энергии квантовых переходов, связанных с изменением ориентации электронных спинов относительно направления используемого магнитного поля для тех или иных молекулярных структур с парамагнитными центрами, представляющими интерес для диагностики.
В результате из-за локального изменения протонной поляризации получаемое изображение имеет качественное отличие от изображения, характерного для аналогов и прототипа.
Работа устройства происходит следующим образом.
Исследуемый объект помещают в геометрический центр системы электромагнитных катушек 1 (см. фиг.8). Стабильность магнитного поля поддерживается с помощью блока управления током 2.
Работой устройства управляет вычислительный блок 8, который, в частности, управляет формированием импульса возбуждения электронных состояний. Этот импульс формируется в блоке 11 и с его выхода подается на высокочастотную обмотку, расположенную вокруг исследуемого объекта в блоке 1.
Затем на объект подается импульс возбуждения сигналов ЯМР, этот импульс формируется в блоке 10 с управлением от вычислительного блока 8 и проходит через пассивный коммутатор 4 на блок электромагнитных катушек.
Для обеспечения пространственного разрешения сигналы ЯМР кодируются подачей импульсных градиентов Gх, Gу, Gz, которые формируются импульсами тока от блока 3 с управлением от вычислительного блока 8.
Сигналы ЯМР регистрируются с помощью резонансной индуктивности в блоке 1 и через пассивный коммутатор 4 подаются на усилитель-преобразователь 5 и далее на ЭВМ. Указанные импульсы подаются периодически с изменением кодирующего градиента Gyj, при этом построчно накапливается цифровая матрица.
После накопления цифровой матрицы вычислительный блок 6 с помощью двойного фурье-преобразования реконструирует изображение и передает его на блок визуального отображения 7. Из-за использования в данном техническом решении импульсов возбуждения электронный состояний получаемое изображение имеет иное распределение яркости, чем у прототипа.
Избирательное возбуждение электронных состояний в общем случае осуществляется как с помощью формирования высокочастотного импульса (модули 10 и 11), так и с помощью формирования импульса уменьшения магнитного поля (модули 12 и 13). Модули 12 и 13 используются для технического упрощения реализации предлагаемого технического решения, так как частота электронных спиновых состояний f(ЭПР) выше частоты резонанса протонов f(ЯМР) примерно в К раз
K = f(ЭПР)/f(ЯМР) = μ(элек)/μ(прот) ≃ 658 (3) (3)
Если, например, используется магнитное поле 0,04 Тл, то частота резонанса на протонах f(ЯМР) 1,6 МГц, тогда f(ЭПР) 1000 МГц. Такие частоты (порядка 1000 МГц) трудно создавать с высокой интенсивностью в биологических тканях. Поэтому подается импульс, уменьшающий величину основного магнитного поля. При уменьшении поля, например в 2,5 раза, соответственно частота парамагнитного резонанса будет уменьшена до f(ЭПР)≈400 МГц, что оказывается более удобным для практической накачки электронных состояний.
Предлагаемое техническое решение предусматривает вариант, при котором перед накоплением томограммы в исследуемый объект (организм пациента) вводятся вещества, содержащие парамагнитные электронные центры. Например, это могут быть вещества, молекулы которых являются органическими соединениями с хромом.
Атомы хрома содержат неспаренные электроны и увеличивают скорость релаксации окружающих протонов молекул воды в организме. Использование подобных соединений в предлагаемом методе является особенно перспективным, поскольку ширина сигналов ЭПР хрома является малой и, следовательно, избирательную резонансную накачку электронных состояний атомов хрома можно обеспечить низким уровнем мощности. Вследствие этого использование вводимых в организм контрастных веществ приобретает в заявляемом способе особую значимость для развития диагностических методов. Применение контрастных веществ позволяет значительно повышать ядерную поляризацию и соответственно либо использовать более низкие магнитные поля (с целью экономии потребляемой энергии), либо существенно уменьшать время накопления томограммы (повышать производительность).
Таким образом, заявляемый способ является основной для развития новых диагностических методов в широкой медицинской практике и может в будущем найти техническое применение как эффективный метод неразрушающего контроля диэлектрических материалов при развитии новых технологий. 2
Формула изобретения: 1. Способ магнитно-резонансной томографии, заключающийся в том, что исследуемый объект помещают в постоянное магнитное поле, воздействуют на объект радиоимпульсами, которые возбуждают сигналы ядерного резонанса и импульсными градиентами магнитного поля по осям X, Y, Z, регистрируют сигналы спинового эха от ядерных спинов объекта, реконструируют изображение в выбранном сечении и выполняют визуализацию реконструированного изображения, отличающийся тем, что на исследуемый объект дополнительно воздействуют высокочастотным импульсом возбуждения электронных состояний, причем указанное воздействие выполняют непосредственно перед воздействием радиоимпульсов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе исследования изменяют частоту заполнения высокочастотного импульса и идентифицируют характер патологии в зависимости от частот, при которых фиксируют наличие реакции объекта по изменению изображения.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что во время действия высокочастотного импульса уменьшают постоянное магнитное поле.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что изменяют по величине уровень уменьшения постоянного магнитного поля и по величине этого уровня фиксируют изменения на изображении для идентификации патологии.
5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что предварительно в исследуемый объект вводят вещества, содержащие электронные парамагнитные центры.
6. Устройство для магнитно-резонансной томограции, содержащее блок электромагнитных катушек, имеющий катушки основного магнитного поля, радиочастотную катушку и катушки для формирования градиентов магнитного поля по осям X, Y, Z, блок управления током катушки основного магнитного поля, связанный с блоком электромагнитных катушек, блок формирования импульсных градиентов магнитного поля, выход которого подключен к блоку электромагнитных катушек, пассивный коммутатор, соединенный с радиочастотной катушкой блока электронных катушек, выход которого последовательно соединен через усилитель и преобразователь сигналов с управляющим электронно-вычислительным блоком, три выхода которого связаны соответственно с блоком визуального отображения, блоком формирования импульсных градиентов магнитного поля и блоком формирования радиоимпульсов возбуждения сигналов спинового эха, выход которого, в свою очередь, связан с пассивным коммутатором, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок возбуждения электронных состояний, выход которого соединен с четвертым выходом управляющего электронно-вычислительного блока, а выход с блоком электромагнитных катушек.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что блок возбуждения электронных состояний содержит модуль формирователя высокочастотного импульса, включающий синтезатор частот с цифровым управлением задаваемых частот и усилитель мощности радиоимпульса, управляющий вход которого соединен с выходом синтезатора частот, при этом управляющий вход синтезатора частот соединен с четвертым выходом управляющего электронно-вычислительного устройства, а выход усилителя мощности с блоком электромагнитных катушек.
8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в блок возбуждения электронных состояний дополнительно введен модуль управления уровнем основного магнитного поля, вход которого соединен с выходом управляющего электронно-вычислительного устройства, а выход с блоком управления током катушки основного магнитного поля.
9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что блок электромагнитных катушек дополнительно содержит высокочастотную индуктивность для возбуждения электронных состояний.
10. Устройство по п.6 и 9, отличающееся тем, что блок электромагнитных катушек дополнительно содержит индуктивную обмотку для уменьшения постоянного магнитного поля в период возбуждения электронных состояний, вход которой соединен с выходом блока возбуждения электронных состояний.