Sonda stabilizátora magnetického poľa

(13) Druh dokumentu B 6 Dátum podania 22.10.86 V (51) Int. CLÓ Cislo pñoritnej prihlášky A 61 N 2/04, Dátum priority A ólB 8/13Krajina priority ÚRAD Dátum zverejnenia 16.12.92 PRIEMYSELNÉHO VLASTNÍCTVA Dátum oznámenia o udelení vo Vestnücu 03.07.96 SLOVENSKEJ REPUBLIKY(73) Majiteľ patentu Ústav merania a meracej techniky SAV, Bratislava, SK(72) Pôvodca vynálezu WEIS Ján Ing. CSc., Bratislava, SKFROLLO Ivan Ing. CSc., Bratislava, SK JELLUŠ Vladimír Ing. CSc., Bratislava, SK(54) Názov vynálezu Sonda stabilizátor magnetického poľaCievkové sústavy (LX, LY, LZ a LB) sondy sú v zodpovedajúcom poradí spojené s prúdovými zdrojmi(Pl, F 2, P 3 a F 4), pričom hradlovacie vstupy prúdových zdrojov (Pl až P 4) sú spojené s hradlovacím vstupom (V 1) sondy stabilizátora magnetického poľa a budiaco-snímacia cievka (BS) spinového systému(SS) je spojená s prepínacim článkom (PC), ktorého vstup (V 3) je spojený s vysielačom a výstup (V 2) je spojený s prijímačom stabilizátor magnetického poľa. Riešenie môže nájsť uplatnenie hlavne v stabilizátoroch stacionámeho magnetického poľa pre NMR tomografiu. Jeho prednosťou je zlepšenie informačnej hodnoty NMR signálu a možnost umiestnenia sondy mimo stredu elektromagnetu.Vynález sa týka zapojenia sondy stabilizátora stacionámeho magnetického poľa tomografu na princípe jadrovej magnetickej rezonancie.Na Stacionárne magnetické polia určené pre NMR tomografiu sa kladú vysoké požiadavky najmä z hľadiska dlhodobej časovej stability magnetickej indukcie. Vysoká stabilita magnetického poľa rezistívnych elektromagnetov sa dosahuje NMR stabilizátorrni. Informáciu o okamžitej hodnote magnetického poľa NMR stabilizátorov podáva tzv. spinový systém vo forme signálu jadrovej magnetickej rezonancie, ktorého frekvencia je priamo úmemá magnetíckej indukcii. Signál jadrovej magnetickej rezonancie sa v detektore porovnáva so signálom z referenčného zdroja frekvencie. Odchýlkove napätie úmemé rozdielu obidvoch frekvencií sa ďalej upravuje na akčnú veličinu, ktorá uskutočňuje regulačný účinok prostredníctvom zmeny napájacieho prúdu elektromagnetu. Spinový systém sa umiestňuje v sondách stabilizátorov magnetického poľa obvykle vo forme skúmavky naplnenej vhodným druhom rczonujúcich jadier. Problém stabilizácie V NMR tomogratii komplikujú prídavné impulzné magnetické polia gradienmého charakteru, ktore v mieste sondy nielenže menia absolútnu hodnotu magnetickej indukcie stacionámeho magnetického poľa,ale súčasne aj znižujú jeho homogenitu. Z tohto dôvodu musia meracie sondy pracovať v impulznom režime - časovom multiplexe, ked počas aplikácie magnetických gradientov je meracia sonda od ostatných častí stabilizátora odpojená. Ďalšou dôležitou požiadavkou vplývajúcou na správnu činnosť sondy je homogenita magnetického poľa, od ktorej výrazne závisí intenzita, ako aj informačná hodnota signálu jadrovej magnetickej rezonancie.Doteraz používané sondy NMR stabilizátorov mali nevýhodu v tom, že spinový systém musel byť umiestnený vo vysoko homogénnych oblastiach magnetického poľa v strede elektromagnetu, t. j. blizko skúmaného objektu, prípadne V lokálnych homogénnejších oblastiach mimo stredu magnetu. Mimo stredu magnetu býva magnetická indukcia spravidla iná, v dôsledku čoho bolo nutné používať dva zdroje referenčnej frekvencie. Jeden pre vlastné meranie a druhý pre NMR stabilizátor.V NMR tomografoch, určených na diagnostické účely, musí byť sonda stabilizátora magnetického poľa umiestnená vo vzdialenosti cca 30 cm v radiálnom smere od stredu magnetického poľa, t. j. mimo skúmaného objektu. V tejto vzdialenosti býva homogenita magnetického poľa podstatne nižšia nielen v dôsledku konštrukcie elektromagnetu, ale aj v dôsledku tesnej blízkosti cievok celkového korekčného systému magnetického poľa elektromagnetu, ktorý v tejto oblasti vnáša do základného magnetického poľa nehomogenitu gradientného charakteru.Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje sonda stabilizátora stacionárneho magnetického poľa,ktorého podstata spočíva v tom, že spinový systém je vložený do korekčného systému magnetického poľa, 10ktorý pozostáva zo štyroch sústav korekčných cievok. Prvá cíevková sústava je spojená s prvým prúdovým zdrojom, druhá cievková sústava je spojená s druhým prúdovým zdrojom, tretia Cievková sústava je spojená s tretím prúdovým zdrojom a štvrtá Cievková sústava je spojená so štvrtým prúdovým zdrojom. Hradlovacie vstupy prúdových zdrojov sú spojené s hradlovacím vstupom sondy stabilizátora magnetického poľa, pričom budiaco-snimacia cievka spinového systému je spojená s vysielačom a výstup je spojený s prijímačom stabilizátora magnetického poľa.Výhodou sondy stabilizátora stacionárneho magnetického poľa je, že korekčný cíevkový systém nielenže zvyšuje homogenitu magnetického poľa v mieste spinového systému sondy, ale súčasne aj magnetickú indukciu v mieste sondy na úroveň magnetickej indukcie v strede elektromagnetu, t. j. v mieste meraného objektu. Prejaví sa to zlepšením signálov jadrovej magnetickej rezonancie, ako aj v možnosti vhodnejšieho umiestnenia sondy stabilizátora do oblasti mimo skúmaného objektu. Vyrovnaním magnetickej indukcie v mieste spinového systému sondy na úroveň v strede elektromagnetu sa ušetrí jeden zdroj referenčnej frekvencie.Prehľad obrázkov na výkresochNa pripojenom výkrese je schematicky znázomené zapojenie sondy stabilizátora stacionámeho magnetického poľa.Sonda stabilizátora magnetického poľa pozostáva zo štyroch sústav korekčných cievok LX, LY, LZ, LB. Každá cievková sústava LX, LY, LZ, LB je napájaná z osobitného prúdového zdroja Pl, P 2, P 3, F 4. Hradlovacie vstupy prúdových zdrojov Pl, P 2, P 3, P 4 sú spojené s hradlovacím vstupom V 1 sondy stabilizátora magnetického poľa. Budiaco-snímacia cíevka BS spinového systému SS je spojená s prepínacim článkom PC, ktorého vstup V 3 je spojený s vysielačom a výstup V 2 s prijímačom stabilizátora magnetického poľa.Nech smer základného magnetického poľa elektromagnetu je totožný s osou z kartézskej súradnicovej sústavy (x, y, z). Cievková sústava LX koriguje z-tovú zložku základného magnetického poľa v smere osi x. Analogicky korekciu z-tovej zložky magnetického poľa v smere osi y, z vytvárajú cievkové sústavy LY, LZ. Úlohou cievkových sústav LX, LY, LZ je korigovať nehomogenitu magnetického poľa v mieste spinového systému SS sondy, zapríčinenú nielen konštrukciou elektromagnetu, ale najmä blizkosťou korekčného systému magnetického poľa elektromagnetu. Úlohou cievky LBje vytvoriť homogénne magnetické pole v smere osi z v mieste spinového systému SS sondy a vyrovnať magnetickú indukciu na úroveň indukcie v strede elektromagnetu. Cievky LX, LY, LZ, LB sú napeijané z nastaviteľných prúdových zdrojov Pl, P 2, F 3, P 4 a podľa požiadaviek merania sú hradlované logickým impulzom cez vstup Vl. Budiaco-snímacia cievka BS je navinutá na skúmavku so spinovým systémom SS a je spojená s prepínacim článkom PC. Prepínaci článok PC zabraňuje prenikaniu vysielacieho impulzu zo vstupu V 3 do prijímača, t. j. do výstupu V 2 počas excitáciespínovćho systému SS. Počas prijímania signálu jadrovej magnetickej rezonancie prepínací článok PC odpojuje budiaco-snímaciu cievku BS od vysielača, t. j. od vstupu V 3 a pripojuje je na vstup prijímača V 2.Vynález môže nájsť uplatnenie v stabilizátoroch stacionárneho magnetického poľa, určených pre oblasť to- 10 mograñe na báze jadrovej magnetickej rezonancie.PATENTOVÉ NÁROKY 15 Sonda stabilizátora magnetického poľa obsahujúca spinový systém vložený do korekčného cievkového systému magnetického poľa, ktorý pozostáva zo štyroch sústav korekčných cievok, v y z n a č u j ú c a s a t ý m , že prvá cievková sústava (LX) je spojená s pr- 20 vým prúdovým zdrojom (Pl), druhá cievková sústava(LY) je spojená s druhým prúdovým zdrojom (PZ), tretia cievková sústava (LZ) je spojená s tretím prúdovým zdrojom (P 3) a štvrtá cievková sústava (LB) je spojená so štvrtým prúdovým zdrojom (F 4), pričom hradlovacie 25 vstupy prúdových zdrojov (Pl, F 2, P 3, P 4) sú spojené s hradlovacím vstupom (V 1) sondy stabilizátora magnetickćho poľa a budíaco-snímacia cievka (BS) spinového systému (SS) je spojená s prepinacim článkom (PC), ktorého vstup (V 3) je spojený s vysielačom a výstup (V 2) je 30 spojený s prijímačom stabilizátora magnetického poľa.