Система электронного управления магнитно-резонансного томографа

МР томограф представляет собой сложную систему, состоящую из большого числа узлов различного назначения и размещенную на большой площади. Сказанное относится в первую очередь к МРТ с резистивным магнитом, которые имеют сложную энергетическую установку для питания главного магнита и систему водяного охлаждения. Что же касается узлов управления градиентной и РЧ системами, то они примерно одинак

овы у всех типов МР томографов.

Учитывая, что выпускаются все три типа томографов, рассмотрим, как наиболее общую, структурную схему системы МРТ с резистивным магнитом (рис.1). В отличие от РКТ или УЗ сканеров, где некоторые системы (например, электромеханические узлы сканирования или механические датчики) работают автономно, в МРТ все субсистемы, участвующие в сборе и обработке информации, работают под управлением ЭВМ. Свои управляющие функции ЭВМ осуществляет через электронный блок управления – крейт. Отсюда идут аналоговые и цифровые управляющие сигналы и команды в РЧ передатчик и источники питания градиентных катушек. В этих блоках генерируются сигналы большой мощности и выделяются значительные тепловые потери. Поэтому они оформлены в самостоятельные конструктивные узлы. Источники питания градиентной системы, по существу, представляют собой усилители мощности и размещены в шкафах в одном помещении с источником питания главного магнита. Там же находятся и основные узлы контроля системы охлаждения.

Магнитная система МРТ, которую по аналогии с блоком сканирующего устройства РКТ можно было бы назвать гентри, помещается в специальной комнате, пол, стены и потолок которой обтягиваются тонкой металлической сеткой. Она служит для защиты от помех, проникающих по эфиру от различных источников: станций радио- и телевещания, электротранспорта, местных источников, например мощных аппаратов УВЧ терапии и др. Тем не менее, помехи проникают и вносят искажения в МР-томограммы. И это объяснимо – РЧ сигналы, получаемые от тканей организма, сравнимы по величине с электромагнитными колебаниями, приходящими из эфира и составляют десятки микровольт. Помехи могут проникать также из электросети. Для их подавления все силовые токи – источников питания главного магнита, градиентной системы и передатчика – пропускаются через фильтры. Этой же цели служит применение предварительного усилителя РЧ сигнала, расположенного в непосредственной близости от РЧ катушки для тела. Слабый РЧ сигнал, усиленный до нескольких милливольт с минимальной примесью помех, поступает в крейт, где дополнительно усиливается.

Системе водяного охлаждения отводится важная роль. Вода используется для отвода тепла не только от катушек главного магнита, но и от нагруженных силовых элементов источников питания главного магнита и градиентных систем. Применяют два типа систем водяного охлаждения: статическую и динамическую. В статической системе вода закачивается в резервуар, расположенный на высоте 9-го – 10-го этажа, т.е. создается давление около 3 – 4 атм. Резервуар имеет емкость, достаточную для работы МРТ в течение 1 часа. Динамическая система проще, так как вода подается в систему охлаждения непосредственно из водопроводной сети насосом. Однако стабильность напора воды в ней хуже, а при авариях в водопроводной сети или в системе охлаждения обследование приходится сразу прерывать.

Как и в системе РКТ, в МРТ применяют два монитора: цветной общего назначения и полутоновый черно-белый для вывода изображения. Для получения твердой копии изображения применяют различные принтеры – лазерные, тепловые и другие, которые дают черно-белые (или других оттенков) полутоновые изображения.

Рисунок 1. Структурная схема системы МРТ с резистивным магнитом.

Особенностью системы управляющих команд МРТ по сравнению с РКТ и ультразвуковыми сканерами является большой удельный вес аналоговых сигналов. К ним относятся, прежде всего, радиочастотные посылки (несущие колебания и огибающая) и аналоговые напряжения для управления градиентной системой, а также некоторые вспомогательные сигналы. Роль цифровых сигналов в основном сводится к управлению аналоговыми сигналами и формированию временных интервалов. Разумеется, аналоговый РЧ сигнал, принимаемый антенной, преобразуется в цифровой. В основном все сигналы и данные измерения, передаваемые на исполнительные устройства и в ЭВМ, вырабатываются в крейте, структурная схема которого приведена на рис.2.

Контроллер предназначен для организации обмена данными между крейтом и ЭВМ. Он обеспечивает адресацию блоков крейта, трансляцию данных из ЭВМ, прием оцифрованного МР сигнала в последовательном коде по двум каналам, преобразование его в параллельный и ввод в ЭВМ в режиме прямого доступа к памяти. С целью ускорения преобразования вида изображения в нем могут быть предусмотрены для этого аппаратные средства. Например, сравнительно просто и быстро на аппаратном уровне выполняется инверсия изображения «позитив-негатив» с помощью элементов «Исключающее ИЛИ».

Большинство блоков крейта требует для своего функционирования разнообразных импульсов различной частоты и длительности. Их поставляет программатор импульсов, который, в свою очередь, получает необходимую информацию об этих импульсах от контроллера.

В программаторе уровней с помощью нескольких ЦАП, на которые подаются цифровые коды, формируются аналоговые напряжения, предназначенные для задания уровней градиентов, формы огибающей РЧ импульса и ряда других аналоговых сигналов, о которых будет сказано ниже. Так как аналоговых сигналов требуется много, то программатор уровней конструктивно может быть размещен на двух платах.

В радиочастотном блоке находится задающий генератор радиочастотного возбуждающего сигнала, устройство смещения радиочастоты, оконечный усилитель МР сигнала и его детектор.

Блок выбора слоя тесно связан с блоком РЧ, так как в нем формируются необходимые сигналы для организации смещения РЧ частоты и огибающая РЧ импульса.

Хотя индуктивности градиентных катушек сравнительно невелики (несколько десятков мкГн), при подаче градиентных импульсов с крутыми фронтами в них могут возникать нежелательные переходные процессы. В блоке коррекции градиентов происходит автоматическое преобразование прямого фронта напряжения, поступающего от программатора импульсов, в напряжение с линейным фронтом и оптимальной скоростью нарастания, при которой переходный процесс минимален.

Наконец, в блоке АЦП и фильтров формируется цифровой результат преобразования МР-сигнала. Фильтры служат для выбора полосы пропускания, в которой принимается сигнал от выбранного слоя, т.е. в полосе частоты смещения. Таких блоков в крейте также может быть два (два информационных канала).

Как видим из структурной схемы крейта, управляющая электроника МРТ не очень сложна. Во всяком случае, УЗ сканер по насыщенности различными управляющими электронными устройствами значительно превосходит МР томограф. Сложность МРТ заключается в его магнитной системе и программном обеспечении.

Страница:  1  2  3  4  5  6 


Другие рефераты на тему «Коммуникации, связь и радиоэлектроника»:

Поиск рефератов

Последние рефераты раздела

Copyright © 2010-2021 - www.refsru.com - рефераты, курсовые и дипломные работы