УДЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ, МОДУЛИРУЕМАЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ БЛИЗОСТЬЮ К ПАЦИЕНТУ
SPECIFIC ABSORPTION RATE MODULATED BY SPATIAL PROXIMITY TO PATIENT

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способу функционирования системы магнитно-резонансной томографии применительно к регулировке радиочастотного возбуждающего поля, приложенного к исследуемому субъекту, подлежащему томографированию, и системе магнитно-резонансной томографии, которая функционирует с использованием такого способа.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В области магнитно-резонансной томографии исследуемые субъекты, подлежащие томографированию, подвергаются воздействию радиочастотных полей, прилагаемых для возбуждения ядер исследуемого субъекта или внутри исследуемого субъекта, до получения сигналов магнитного резонанса от возбужденных ядер. Должны соблюдаться требования безопасности в отношении верхнего предела удельной скорости поглощения.
В патентной заявке США US2005/0122108 раскрыт аппарат магнитно-резонансной томографии, снабженный блоком распознавания контура, который обнаруживает контур объекта. Кроме того, обеспечен блок перемещения катушки для перемещения радиочастотной катушки на основе обнаруженного контура.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Желательно задействовать систему магнитно-резонансной томографии так, чтобы для исследуемого субъекта, который томографируется, всегда соблюдались требования безопасности в отношении верхнего предела удельной скорости поглощения.
Таким образом, задачей изобретения является обеспечение способа функционирования системы магнитно-резонансной томографии применительно к регулировке радиочастотного возбуждающего поля, прилагаемого к исследуемому субъекту, подлежащему томографированию, причем система магнитно-резонансной томографии выполнена с возможностью получения магнитно-резонансных изображений по меньшей мере части исследуемого субъекта.
Способ включает в себя этапы
- определения по меньшей мере одного параметра положения, который указывает положение по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне системы магнитно-резонансной томографии; и
- регулировки по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала, подлежащей подаче на упомянутую по меньшей мере на одну радиочастотную передающую антенну, в зависимости от по меньшей мере одного из определенного по меньшей мере одного параметра положения и определенного геометрического размера исследуемого субъекта.
Фразу «параметр положения», как используется в данной заявке, следует понимать, в частности, как параметр, который прямо или косвенно указывает положение по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне. В косвенном случае параметр положения может указывать положение по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к опорному положению, чье относительное положение к упомянутой по меньшей мере радиочастотной передающей антенне, в свою очередь, известно.
Таким образом, можно надежно предотвратить подвергание исследуемого субъекта воздействию удельной мощности поглощения, которая может быть потенциально опасна для здоровья исследуемого субъекта, независимо от размера, позы или относительного положения исследуемого субъекта относительно радиочастотной передающей антенны магнитно-резонансной системы.
Этап регулировки упомянутого по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала может быть осуществлен вручную оператором или, предпочтительно, может быть осуществлен автоматически и быть менее подверженным человеческим ошибкам, например, с помощью блока управления системы магнитно-резонансной томографии, причем блок управления выполнен с возможностью прямого или косвенного управления упомянутым по меньшей мере одним радиочастотным энергетическим параметром мощности радиочастотного сигнала.
В предпочтительном варианте осуществления способа этап определения упомянутого по меньшей мере одного параметра положения осуществляется путем использования блока обнаружения близости, имеющего по меньшей мере один датчик близости. Термин «датчик близости», как используется в данной заявке, следует понимать, в частности, как датчик, который способен обнаруживать положение объекта без физического контакта между датчиком и объектом. Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один датчик близости выбран из группы, образованной ультразвуковыми датчиками близости, оптическими (например, инфракрасными) датчиками близости, в частности, в (диффузионном) устройстве распознавания приближения, и имеющими, как правило, акустический или оптический принцип. В одном из вариантов осуществления упомянутый по меньшей мере один датчик близости может быть выполнен в виде камеры. Термин «блок обнаружения близости» явно исключает блок, имеющий принцип работы, который основан на магнитно-резонансной томографии.
Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один датчик близости расположен на входном участке обследуемого пространства блока магнитно-резонансного сканирования. Фраза «входной участок», используемый в данной заявке, следует понимать, в частности, как объем, который пациент должен пересечь перед входом в обследуемое пространство.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления блок обнаружения близости включает в себя по меньшей мере два датчика близости, которые расположены так, чтобы нацеливаться на противоположные половины исследуемого субъекта. Способ дополнительно включает в себя этап определения по меньшей мере одного поперечного размера исследуемого субъекта. Этап регулировки упомянутого по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала, подлежащей подаче на упомянутую по меньшей мере одну радиочастотную передающую антенну, дополнительно осуществляют в зависимости как от определенного по меньшей мере одного параметра положения, так и от упомянутого по меньшей мере одного поперечного размера исследуемого субъекта.
Тем самым, можно легко и надежно избежать подвергания исследуемого субъекта воздействию удельной мощности поглощения, которая может быть потенциально опасной для здоровья исследуемого субъекта, независимо от размера, позы или относительного положения исследуемого субъекта.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способа, этапы
- определения по меньшей мере одного параметра положения, который указывает положение по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне системы магнитно-резонансной томографии; и
- определения посредством упомянутых по меньшей мере двух датчиков близости по меньшей мере одного поперечного размера исследуемого субъекта
выполняются для множества местоположений по меньшей мере части исследуемого субъекта.
Способ дополнительно включает в себя этап
- получения данных для генерирования геометрического очертания исследуемого субъекта по отношению к упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне системы магнитно-резонансной томографии из параметров положения и поперечных размеров, определенных на упомянутом множестве местоположений.
Определение параметров положения и поперечных размеров исследуемого субъекта для упомянутого множества местоположений может осуществляться последовательно во время движения исследуемого субъекта по отношению к датчикам близости посредством либо перемещения исследуемого субъекта, либо перемещения датчиков близости. Предпочтительно, в случае, если исследуемым субъектом является человек, упомянутое множество местоположений расположено вдоль оси тела исследуемого человека.
Таким образом, с помощью подходящего размещения положение по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне системы можно легко контролировать и проверять. Контроль и проверка могут осуществляться оператором или, предпочтительно, они могут осуществляться автоматически и быть менее подверженными человеческим ошибкам, например, с помощью блока управления системы магнитно-резонансной томографии.
В еще одном варианте осуществления способ дополнительно включает в себя этап определения путем использования определенных параметров положения и поперечных размеров исследуемого субъекта ожидаемой удельной мощности поглощения мощности радиочастотного сигнала, подлежащей передаче упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенной. Определение основано на заранее заданных соотношениях для удельной мощности поглощения, поглощаемой исследуемым субъектом, имеющим конкретные поперечные размеры, в то время как его подвергают воздействию передаваемой мощности радиочастотного сигнала при определенных параметрах относительного положения. Этап регулировки упомянутого по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала, подлежащей подаче на упомянутую по меньшей мере одну радиочастотную передающую антенну, осуществляют в зависимости от определенной ожидаемой удельной мощности поглощения.
Следует понимать, что фраза «удельная мощность поглощения», как используется в данной заявке, в частности охватывают удельную мощность поглощения всего тела, а также локальную удельную мощность поглощения, связанную с участком исследуемого субъекта, который томографируется.
Таким образом, можно оценить, специфичную для субъекта и специфичную для положения оценку ожидаемой удельной мощности поглощения, что позволяет выполнить этап регулировки упомянутого по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала так, что радиочастотное возбуждающее поле является настолько большим, насколько это возможно для оптимального соотношения сигнал-шум, но надежно удерживается ниже максимально допустимой удельной мощности поглощения.
В одном из вариантов осуществления этап регулировки упомянутого по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала, подлежащей подаче на упомянутую по меньшей мере одну радиочастотную передающую антенну, включает в себя регулировку по меньшей мере одного из рабочего цикла последовательности радиочастотных импульсов и амплитуды мощности радиочастотного сигнала. Тем самым, может быть достигнута гибкость регулировки последовательности радиочастотных импульсов, которые являются общепринятыми в области магнитно-резонансной томографии.
В другом аспекте изобретения обеспечена система магнитно-резонансной томографии, которая выполнена с возможностью получения магнитно-резонансных изображений по меньшей мере части исследуемого субъекта. Система магнитно-резонансной томографии включает в себя
0
- блок сканирования, который обеспечивает обследуемое пространство для размещения внутри него по меньшей мере части исследуемого субъекта, причем обследуемое пространство имеет входной участок для поступления исследуемого субъекта в обследуемое пространство, и блок сканирования дополнительно имеет главный магнит, выполненный с возможностью генерирования статического магнитного поля B в обследуемое пространство;
0
- систему градиентной катушки магнитного поля, выполненную с возможностью генерирования градиентных магнитных полей, наложенных на статическое магнитное поле В;
1
- по меньшей мере одну радиочастотную передающую антенну, которая выполнена с возможностью приложения радиочастотного возбуждающего поля В к ядрам исследуемого субъекта или ядрам внутри части исследуемого субъекта для магнитно-резонансного возбуждения;
1
- по меньшей мере одну радиочастотную приемную антенну, которая выполнена с возможностью приема сигналов магнитного резонанса от ядер исследуемого субъекта или ядер внутри части исследуемого субъекта, которые были возбуждены путем приложения радиочастотного возбуждающего поля B;
- блок управления, выполненный с возможностью управления функциями системы магнитно-резонансной томографии; и
- блок обнаружения близости, включающий в себя по меньшей мере один датчик близости, который выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного параметра положения, который указывает положение по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне.
Блок управления выполнен с возможностью выполнять этапы любого из способов, описанных ранее в данном документе, или их сочетания.
Таким образом, во время получения магнитно-резонансных изображений по меньшей мере части исследуемого субъекта можно надежно предотвратить подвергание исследуемого субъекта воздействию уровня радиочастотного возбуждающего поля выше максимально допустимой удельной мощности поглощения.
В другом предпочтительном варианте осуществления системы магнитно-резонансной томографии блок обнаружения близости включает в себя по меньшей мере одну пару датчиков близости, которые в по меньшей мере одном состоянии функционирования расположены так, чтобы нацеливаться на исследуемый субъект из двух пересекающихся направлений, которые образуют углы, по меньшей мере, 45°.
Тем самым, по отношению к субъекту и по отношению к положению можно оценить уточненную оценку ожидаемой удельной мощности поглощения на основе эволюции поперечного сечения исследуемого субъекта по упомянутому множеству местоположений, которые могут быть определены из поперечных размеров и параметров положения исследуемого субъекта. Оценка ожидаемой удельной мощности поглощения позволяет выполнить этап регулировки упомянутого по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра так, что радиочастотное возбуждающее поле является настолько большим, насколько это возможно для оптимального соотношения сигнал-шум, но надежно удерживается ниже максимально допустимой удельной мощности поглощения.
Кроме того, определенное поперечное сечение исследуемого субъекта может сделать возможным обнаружение конечностей исследуемого субъекта относительно тела и/или относительно ног.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления системы магнитно-резонансной томографии упомянутый по меньшей мере один датчик близости или пара датчиков близости расположена на входном участке блока сканирования. Таким образом, может быть легко определена эволюция поперечного сечения по упомянутому множеству местоположений во время определения позиционирования исследуемого субъекта внутри обследуемого пространства.
В другом предпочтительном варианте осуществления системы магнитно-резонансной томографии упомянутый по меньшей мере один датчик близости выполнен в виде камеры. Камера может подавать цифровые сигналы на выходной порт. Предпочтительно, камера расположена снаружи блока сканирования и нацелена в сторону входного участка обследуемого пространства. Из снимков, сделанных камерой, могут быть легко получены параметры положения по меньшей мере части исследуемого субъекта по отношению к упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенне и поперечные размеры исследуемого субъекта.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны и прояснены со ссылкой на описанные ниже варианты осуществления. Однако такой вариант осуществления не обязательно представляет собой полный объем изобретения, и поэтому для интерпретации объема изобретения делается ссылка на формулу изобретения и настоящий документ.
На чертежах:
на Фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация части варианта осуществления системы магнитно-резонансной томографии в соответствии с настоящим изобретением,
на Фиг. 2 представлен вид сверху входного участка блока сканирования системы магнитно-резонансной томографии в соответствии с Фиг. 1,
на Фиг. 3 показаны геометрические очертания исследуемого субъекта в двух различных положениях относительно радиочастотной передающей антенны,
на Фиг. 4 показан альтернативный вариант осуществления блока обнаружения близости, включающего в себя множество из четырех датчиков близости, и
на Фиг. 5 представлен еще один альтернативный вариант осуществления блока обнаружения близости, включающего в себя множество из девяти радиально расположенных датчиков близости.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
0
0
На Фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация части варианта осуществления системы 10 магнитно-резонансной томографии, выполненной с возможностью получения магнитно-резонансных изображений по меньшей мере части исследуемого субъекта 20, как правило, пациента. Система 10 магнитно-резонансной томографии содержит блок 12 сканирования, имеющий главный магнит 14. Главный магнит 14 имеет центральный канал, который обеспечивает обследуемое пространство 16 вокруг центральной оси 18 для исследуемого субъекта 20, который располагается внутри. Обследуемое пространство 16 ограничено сбоку стенкой 44 центрального канала. Обследуемое пространство 16 имеет входной участок 32, который должен пересечь исследуемый субъект 20, чтобы попасть в обследуемое пространство 16. Главный магнит 14 выполнен с возможностью создания статического магнитного поля B в по меньшей мере обследуемом пространстве 16. Статическое магнитное поле B определяет осевое направление обследуемого пространства 16, выставленное параллельно центральной оси 18. Следует отметить, что изобретение также применимо к любому другому типу систем магнитно-резонансной томографии, обеспечивающих область исследования в статическом магнитном поле.
0
Кроме того, система 10 магнитно-резонансной томографии включает в себя систему 22 градиентной катушки магнитного поля, выполненную с возможностью генерирования градиентных магнитных полей, наложенных на статическое магнитное поле B. Система 22 градиентной катушки магнитного поля расположена концентрически внутри канала главного магнита 14, снаружи обследуемого пространства 16.
Система 10 магнитно-резонансной томографии содержит блок 26 управления, выполненный с возможностью управления функциями системы 10 магнитно-резонансной томографии. Блок 26 управления включает в себя человеко-машинный интерфейс 24, включающий в себя блок монитора, имеющий чувствительный к прикосновению экран.
1
Кроме того, система 10 магнитно-резонансной томографии включает в себя устройство 36 радиочастотной антенны, выполненное в виде катушки для всего тела, которая обеспечена для приложения радиочастотного возбуждающего поля В к ядрам исследуемого субъекта 20 или ядрам внутри исследуемого субъекта 20 для магнитно-резонансного возбуждения в течение периодов времени радиочастотной передачи для возбуждения ядер исследуемого субъекта 20 или ядер внутри исследуемого субъекта 20 с целью магнитно-резонансной томографии. С этой целью под управлением блока 26 управления подается мощность радиочастотного сигнала от радиочастотного передатчика 40 к катушке для всего тела. Мощность радиочастотного сигнала формируется в виде серий последовательностей радиочастотных импульсов, имеющих рабочий цикл и амплитуду мощности радиочастотного сигнала. Так как специалист в данной области знаком с множеством специфичных для приложения последовательностей радиочастотных импульсов, нет необходимости описывать специфические свойства последовательностей радиочастотных импульсов в деталях.
Катушка для всего тела имеет центральную ось и в рабочем состоянии расположена концентрически внутри канала главного магнита 14, снаружи обследуемого пространства 16, так что центральная ось катушки для всего тела и центральная ось 18 блока 12 сканирования совпадают. Как хорошо известно в данной области, цилиндрический металлический экран 34 радиочастот расположен концентрически между системой 22 градиентной катушки магнитного поля и катушкой для всего тела.
1
Катушка для всего тела также предусмотрена для приема сигналов магнитного резонанса во время приема радиочастотных фаз от ядер исследуемого субъекта 20 или ядер внутри части исследуемого субъекта 20, которые были возбуждены путем приложения радиочастотного возбуждающего поля B. В рабочем состоянии системы 10 магнитно-резонансной томографии фазы передачи радиочастоты и фазы приема радиочастоты происходят последовательно.
1
Запускаемый и управляемый блоком 26 управления радиочастотный передатчик 40 выполнен с возможностью подачи мощности радиочастотного сигнала с радиочастотой магнитного резонанса и в виде последовательности радиочастотных импульсов на катушку для всего тела и систему 22 катушки магнитного градиента через блок 38 переключения радиочастоты во время передачи фаз радиочастот. Каждая последовательность импульсов формируется для генерирования радиочастотного возбуждающего поля B посредством радиочастотной передающей антенны 36 и градиентных магнитных полей посредством системы 22 катушки градиента магнитного поля.
Во время приема радиочастотных фаз блок 40 переключения радиочастоты, управляемый блоком 26 управления, направляет сигналы магнитного резонанса от катушки для всего тела блоку 42 обработки сигналов, находящемуся в блоке 26 управления. Блок 44 обработки сигналов выполнен с возможностью обработки получаемых сигналов магнитного резонанса для получения данных магнитно-резонансного изображения, представляющих магнитно-резонансные изображения по меньшей мере части исследуемого субъекта 20.
1
1
1
1
1
1
rms
rms
rms
Было обнаружено для равномерного радиочастотного возбуждающего поля В внутри исследуемого субъекта 20, что локальная удельная мощность поглощения на периферии исследуемого субъекта 20 является приближенной функцией поперечного размера w исследуемого субъекта 20. Таким образом, для исследуемых субъектов 20 с большим поперечный размером w, равные амплитуды B (rms: среднее квадратичное) радиочастотного возбуждающего поля B приводят к более высоким локальным удельным мощностям поглощения на периферии по сравнению с исследуемым субъектом 20' с меньшим поперечным размером w'. Это является следствием целого ряда физических свойств того метода, которым радиочастотное возбуждающее поле В генерируется в цилиндрической радиочастотной катушке для всего тела, такой как катушка «птичья клетка», широко используемая в качестве радиочастотной передающей антенны в системе магнитно-резонансной томографии для всего тела. Одним из специфических свойств является то, что электрическое поле увеличивается приблизительно линейно от центральной оси 18 в направлении радиочастотной передающей антенны 36. Таким образом, для эквивалентной амплитуды B катушка для всего тела большего диаметра будет генерировать более высокое пиковое электрическое поле на стенке центрального канала главного магнита 14 по сравнению с центральным каналом меньшего диаметра. Кроме того, исследуемый субъект 20' с меньшим поперечным размером w', который располагается со смещением в боковом направлении от центра, также будет испытывать более высокую периферийную локальную удельную мощность поглощения за счет большей близости к радиочастотной передающей антенне 36. Как обсуждалось ранее, исследуемые субъекты 20 с большими поперечными размерами w таким образом подвергаются воздействию этого более сильного электрического поля на своей периферии и поскольку периферия приближается к стенке центрального канала. В конечном пределе, амплитуда B, которая реализует безопасную периферическую локальную удельную мощность поглощения для одного исследуемого субъекта 20', имеющего поперечный размер w', может быть непригодной для исследуемого субъекта 20 с другим поперечным размером w, так как генерируемая периферическая локальная удельная мощность поглощения будет выше максимально допустимой удельной мощности поглощения. Кроме того, максимально допустимая удельная мощность поглощения, которая считается безопасной для исследуемого субъекта 20, расположенного по центру в канале главного магнита 14, может быть небезопасной, когда тот же исследуемый субъект 20 размещен со смещением в боковом направлении от центра.
1
Для того, чтобы гарантировать то, что удельная мощность поглощения, прикладываемая к исследуемому субъекту 20 во время томографирования, всегда опускается ниже максимально допустимой удельной мощности поглощения, систему 10 магнитно-резонансной томографии задействуют с учетом регулировки радиочастотного возбуждающего поля В, прилагаемого к исследуемому субъекту 20, подлежащему томографированию, в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, который будет описан в дальнейшем.
i
Способ включает в себя этап определения поперечных размеров w исследуемого субъекта 20 и определения параметров положения d(Фиг. 2), которые указывают положение по меньшей мере части исследуемого субъекта 20 по отношению к радиочастотной передающей антенне 36 системы 10 магнитно-резонансной томографии.
i
i
Способ дополнительно включает в себя этап регулировки по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра радиочастотной мощности, подлежащей подаче на упомянутую по меньшей мере одну радиочастотную передающую антенну 36 в зависимости от по меньшей мере одного из определенных параметров положения d и определенных поперечных размеров w исследуемого субъекта.
1
9
i
i
С этой целью система 10 магнитно-резонансной томографии оснащена блоком 46 обнаружения близости, содержащим два датчика D, D близости, выполненных в виде ультразвуковых датчиков близости. Блок 46 обнаружения близости выполнен с возможностью определения параметров d положения, которые указывают положение по меньшей мере части исследуемого субъекта 20 по отношению к радиочастотной передающей антенне 36, и определения поперечных размеров w исследуемого субъекта 20, как будет описано в дальнейшем.
1
9
1
9
1
9
1
9
1
9
1
9
1
9
Как показано на Фиг. 2, два датчика D, D близости расположены во входном участке 32 блока 12 сканирования. Каждый из этих двух датчиков D, D близости нацелен в направлении, перпендикулярном к центральной оси 18 и по направлению к ней. Направление нацеливания двух датчиков D, D близости выбрано так, чтобы быть чуть выше места, предназначенного для стола 48 для пациента, который обеспечен для поддержки исследуемого субъекта 20 во время томографии и для прохождения входного участка 32. При такой схеме расположения два датчика D, D близости будут определять близость исследуемого субъекта 20 во время пересечения входного участка 32 исследуемым субъектом 20 для размещения внутри обследуемого пространства 16. Таким образом, два датчика D, D близости расположены так, чтобы нацелиться на противоположные половины исследуемого субъекта 20. Например, если исследуемый субъект 20 находится в положении лежа на спине, два датчика D, D близости будут нацелены на правый бок и левый бок исследуемого субъекта 20, соответственно, во время прохождения входного участка 32 исследуемым субъектом 20. Если исследуемый субъект 20 лежит на боку, два датчика D, D близости будут нацелены на переднюю сторону и заднюю сторону исследуемого субъекта 20, соответственно.
1
9
Каждый из двух датчиков D, D близости выдает выходной сигнал через соответствующий интерфейс на входной порт блока 26 управления (не показан). Блок 26 управления выполнен с возможностью обработки и оценки выходных сигналов. Средства для обработки выходных сигналов, например, путем фильтрации, усиления и оцифровки, широко известны специалисту в данной области и поэтому не будут подробно описываться в настоящем документе.
left
Обратимся теперь к рассмотрению Фиг. 2, расстояние d от левой стороны исследуемого субъекта 20 до стенки 44 центрального канала главного магнита, как функции смещения z в канал главного магнита 14, имеет вид
,
s
1
9
b
9
9
где d обозначает расстояние между двумя два датчиками D, D близости, d диаметр канала главного магнита 14, а d измеренное расстояние от датчика D близости, расположенного с левой стороны исследуемого субъекта 20, до исследуемого субъекта 20.
right
Аналогично, для правой стороны исследуемого субъекта 20, расстояние d правой стороны исследуемого субъекта 20 до стенки 44 центрального канала главного магнита, как функции смещения z в канал главного магнита 14, имеет вид
,
1
1
где d обозначает измеренное расстояние от датчика D близости, расположенного с правой стороны исследуемого субъекта 20, до исследуемого субъекта 20.
1
9
1
9
Поперечный размер исследуемого субъекта 20, заданный шириной w, может быть получен из расстояний d, d, соответствующих сигналам датчиков D, D близости,
.
Боковое смещение Δ исследуемого субъекта 20 (Фиг. 3) от центральной оси 18 имеет вид
,
i
1
9
где среднее берется по множеству местоположений z, в которых параметры d, d положения были определены.
1
9
1
9
Так как относительное положение датчиков D, D близости относительно радиочастотной передающей антенны 36 точно известно, определенные параметры положения d, d указывают положение по меньшей мере части исследуемого субъекта 20 по отношению к радиочастотной передающей антенны 36.
1
9
1
9
В то время как исследуемый субъект 20, который поддерживается столом 48 для пациента, пересекает входной участок 32 в направлении оси z, чтобы расположиться внутри обследуемого пространства 16, например, с помощью санитара, два датчика D, D близости выдают выходные сигналы на блок 26 управления, который выполнен с возможностью записи выходных сигналов при конкретной частоте дискретизации и определения параметров d, d положения из записанных выходных сигналов.
Для того чтобы иметь возможность выполнять способ в виде соответствующего конкретным требованиям функционирования системы 10 магнитно-резонансной томографии, блок 26 управления включает в себя модуль 50 программного обеспечения (Фиг. 1). Этапы способа, которые будут осуществляться, преобразуются в программный код модуля 50 программного обеспечения, причем программный код может быть реализован в блоке 28 памяти блока 26 управления и может быть исполнен процессорным блоком 30 блока 26 управления.
1
9
i
i
Определенные параметры d, d положения и поперечные размеры w, определенные на упомянутом множестве i местоположений z, используются блоком 26 управления для получения данных для генерирования геометрического очертания исследуемого субъекта 20 относительно радиочастотной передающей антенны 36 системы 10 магнитно-резонансной томографии. Это геометрическое очертание р затем отображается на блоке монитора для проверки оператором (Фиг. 3).
right
1
9
В менее сложном варианте осуществления способа расстояния d исследуемого субъекта 20 до стенки 44 центрального канала главного магнита, вычисленные из определенных параметров d, d положения, сравниваются с заранее заданной величиной минимального расстояния до стенки 44 центрального канала главного магнита, например, 5 мм, которая хранится в блоке 28 памяти блока 26 управления. Заранее заданное значение минимального расстояния до стенки 44 центрального канала главного магнита выбирается так, что удельная мощность поглощения для исследуемого субъекта 20 поддерживается значительно ниже максимально допустимого значения. Заранее заданное значение минимального расстояния может быть визуализировано вместе с геометрическим очертанием исследуемого субъекта 20 на блоке монитора в качестве информации для оператора. Система 10 магнитно-резонансной томографии оснащена системой определения абсолютного положения (не показана) стола 48 для пациента, так что геометрические очертания не искажаются изменениями скорости позиционирования исследуемого субъекта 20 внутри обследуемого пространства 16, производимыми санитаром. На Фиг. 3 показаны геометрические очертания исследуемого субъекта 20 в нормальном положении (слева) с нулевым боковым смещением Δ' и в положении с ненулевым боковым смещением Δ (справа).
Если расчетное расстояние исследуемого субъекта 20 до стенки 44 центрального канала главного магнита становится ниже заранее заданного значения для минимального расстояния, блок 26 управления выполнен с возможностью регулировать по меньшей мере один радиочастотный энергетический параметр мощности радиочастотного сигнала, подлежащей подаче на радиочастотную передающую антенну 36. Этап регулировки включает в себя регулирование по меньшей мере одного из рабочего цикла последовательности радиочастотных импульсов или амплитуды мощности радиочастотного сигнала. В этом варианте осуществления амплитуда мощности радиочастотного сигнала регулируется блоком 26 управления путем уменьшения до заранее заданного процентного отношения от планируемой амплитуды мощности радиочастотного сигнала, например, до 5%. При таком подходе становится возможным исключить любую необходимость помещать прокладку между исследуемым субъектом 20 и стенкой 44 центрального канала главного магнита блока 12 сканирования.
Кроме того, блок 26 управления выполнен с возможностью вызова предупреждающего сигнала, который отображается на блоке монитора, чтобы сообщить оператору о необходимости изменения положения исследуемого субъекта 20 (Фиг. 3).
i
i
В другом варианте осуществления способа блок 26 управления снабжен заранее заданными соотношениями для удельной мощности поглощения, которая поглощается исследуемым субъектом 20, имеющим указанные поперечные размеры w, в то время как его подвергают воздействию передаваемой мощности радиочастотного сигнала при определенных параметрах d относительного положения. Заранее заданные соотношения были получены из моделирования с использованием характеристики передачи радиочастотное передающей антенны 36, известной из любого измерения или теоретических соображений.
Заранее заданные соотношения для удельной мощности поглощения могут, например, быть представлены двумерными справочными таблицами, где два измерения задаются поперечным размером w и боковым смещением Δ исследуемого субъекта 20, и где относительная скалярная величина присваивается каждому возможному сочетанию этих двух переменных. С помощью имитационной модели, предполагающей опорный поперечный размер, вес и боковое расположение исследуемого субъекта 20, ожидаемая удельная мощность поглощения исследуемого субъекта 20, имеющего индивидуальный поперечный размер w и расположенный с конкретным боковым смещением Δ, легко может быть получена путем умножения значения опорной удельной мощности поглощения на указанную относительную скалярную величину.
Несмотря на то, что справочные таблицы описаны в этом варианте осуществления, альтернативно, заранее заданные соотношения для удельной мощности поглощения могут быть представлены формулой, аппроксимирующей эмпирические соотношения.
i
i
Затем, при помощи определенных параметров d положения и поперечных размеров w исследуемого субъекта 20 и на основе заранее заданных соотношений блок 26 управления выполнен с возможностью определения ожидаемой удельной мощности поглощения мощности радиочастотного сигнала, которая должна передаваться упомянутой по меньшей мере одной радиочастотной передающей антенной 36.
Затем определенную ожидаемую удельную мощность поглощения сравнивают с максимально допустимой удельной мощностью поглощения, задаваемую, например, нормативами IEC. Блок 26 управления выполнен с возможностью регулировки по меньшей мере одного радиочастотного энергетического параметра мощности радиочастотного сигнала, подлежащей подаче на радиочастотную передающую антенну 36 в зависимости от определенной ожидаемой удельной мощности поглощения. Если ожидаемая удельная мощность поглощения становится ниже максимально допустимой удельной мощности поглощения, блок 26 управления выполнен с возможностью разрешать продолжение запланированного сканирования. Если определенная ожидаемая удельная мощность поглощения равна или превышает максимально допустимую удельную мощность поглощения, блок 26 управления выполнен с возможностью уменьшать амплитуду мощности радиочастотного сигнала, чтобы соблюсти правила техники безопасности.
Определение ожидаемой удельной мощности поглощения может быть уточнено путем использования вариантов осуществления блока обнаружения близости в соответствии с Фиг. 4 и 5. Далее раскрываются варианты осуществления блока обнаружения близости в соответствии с настоящим изобретением. Отдельные варианты осуществления описываются со ссылками на конкретную фигуру и обозначаются префиксным номером конкретного варианта осуществления. Признаки, чья функция такая же или в основном такая же во всех вариантах осуществления, обозначены ссылочными позициями, состоящими из префиксного номера варианта осуществления, к которому он относится, за которым следует номер признака. Если признак варианта осуществления не описан в соответствующем изображении фигуры или ссылочная позиция, упоминаемая на изображении фигуры, не показана на самой фигуре, ссылка должна быть сделана на описание предшествующего варианта осуществления.
1
2
8
9
1
2
8
9
1
2
8
9
1
2
8
9
1
2
8
9
i
i
На Фиг. 4 показан частичный фронтальный вид блока 212 сканирования системы 210 магнитно-резонансной томографии в соответствии с Фиг. 1. В отличие от варианта осуществления, показанного на Фиг. 2, блок 246 обнаружения близости содержит множество из четырех датчиков D, D, D, D близости, выполненных в виде ультразвуковых датчиков близости. Опять же, датчики D, D, D, D близости расположены во входном участке 232 блока 212 сканирования. Каждый из четырех датчиков D, D, D, D близости нацелен радиальном направлении, т.е. перпендикулярно к центральной оси 218 и по направлению к ней. Аналогично варианту осуществления в соответствии с Фиг. 2 четыре датчика D, D, D, D близости будут определять близость исследуемого субъекта 220 во время пересечения входного участка 232 исследуемым субъектом 220 для размещении внутри обследуемого пространства 216, но из-за большего количества датчиков D, D, D, D близости статистическая погрешность определения параметров d положения и поперечных размеров w исследуемого субъекта 220 снижается.
1
9
1
9
1
9
1
9
На Фиг. 5 представлен частичный фронтальный вид блока 312 сканирования системы 310 магнитно-резонансной томографии в соответствии с Фиг 1. В отличие от варианта осуществления, показанного на Фиг. 2 блок 346 обнаружения близости содержит множество из девяти датчиков D, …, D близости, выполненных в виде ультразвуковых датчиков близости. Опять же, датчики D, …, D близости расположены во входном участке 332 блока 312 сканирования. Каждый из девяти датчиков D, …, D близости нацелен радиальном направлении, т.е. перпендикулярно к центральной оси 318 и по направлению к ней. Аналогично варианту осуществления в соответствии с Фиг. 2, девять датчиков D, …, D близости будут определять близость исследуемого субъекта 320 во время пересечения входного участка 332 исследуемым субъектом 320 для размещения внутри обследуемого пространства 316.
1
4
6
9
В этом режиме функционирования множество пар датчиков близости очевидно расположены так, чтобы нацеливаться в направлении исследуемого субъекта 320 из двух пересекающихся направлений, которые образуют углы по меньшей мере 45°, например, датчики D и D, и D и Dблизости.
i
i
1
9
Кроме уменьшенной статистической погрешности определения параметров d положения и поперечных размеров w исследуемого субъекта 320 радиальное расположение множества из девяти датчиков D, …, D близости позволяет определить поперечный размер w' во втором направлении, которое не зависит от направления ранее описанного поперечного размера w, и, тем самым, предоставляет оценку поперечного сечения исследуемого субъекта 320, которая, в свою очередь, позволяет улучшить определение ожидаемой удельной мощности поглощения мощности радиочастотного сигнала исследуемым субъектом 320.
В еще одном варианте осуществления, который не показан, блок обнаружения близости включает в себя по меньшей мере один датчик близости, который выполнен в виде камеры, либо для отдельных изображений, либо для серий изображений. По меньшей мере одна камера расположена и выполнена с возможностью определения вида сверху исследуемого субъекта при пересечении входного участка обследуемого пространства и/или определения фронтального вида исследуемого субъекта, который расположен внутри обследуемого пространства.
Вид сверху и/или фронтальный вид исследуемого субъекта затем сравнивают с видом сверху стола для пациента без исследуемого субъекта и/или фронтальным видом главного канала магнита без исследуемого субъекта, который расположен внутри обследуемого пространства, соответственно. Параметры положения и поперечные размеры исследуемого субъекта могут быть определены с использованием программного обеспечения для распознавания образов, которое постоянно хранится в блоке управления и может исполняться процессорным блоком блока управления.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и предшествующем описании, такие иллюстрации и описание должны рассматриваться как иллюстративные или приведенные в качестве примера, а не ограничивающие; изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Изучив чертежи, раскрытие и приложенную формулу изобретения, специалисты в данной области смогут понять и осуществить при практической реализации заявленного изобретения другие вариации показанных вариантов осуществления. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает других элементов или этапов, и формы единственного числа не исключают множественного числа. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает других элементов или этапов, а формы единственного числа не исключают множественного числа. Сам факт того, что определенные меры перечислены во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер нельзя использовать с пользой. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться в качестве ограничения объема.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ СИМВОЛОВ
10
система магнитно-резонансной томографии
B<sub>0</sub>
статическое магнитное поле
12
блок сканирования
B<sub>1</sub>
радиочастотное возбуждающее поле
14
главный магнит
D<sub>i</sub>
i-й датчик близости
16
обследуемое пространство
d<sub>i</sub>
i-й параметр положения
18
центральная ось
w<sub>i</sub>
i-й поперечный размер (ширина)
20
исследуемый субъект
d<sub>b</sub>
диаметр канала
22
система градиентной катушки магнитного поля
d<sub>s</sub>
расстояние между датчиками
24
человеко-машинный интерфейс
d<sub>left</sub>
расстояние слева
26
блок управления
d<sub>right</sub>
расстояние справа
28
блок памяти
Δ
боковое смещение
30
процессорный блок
z<sub>i</sub>
Местоположения.
32
входной участок
34
экран радиочастот
36
радиочастотная передающая антенна
38
блок переключения радиочастоты
40
радиочастотный передатчик
42
блок обработки сигналов
44
стенка центрального канала
46
блок обнаружения близости
48
стол для пациента
50
модуль программного обеспечения