[发明专利]利用MRI测量流体性质

说明书

技术领域

本发明通常涉及利用MRI测量流体性质的系统和方法。

背景技术

Maneval等人的美国专利5,532,593公开了一种利用核磁共振获取关于流体的流变信息的装置和方法。流经管道的流体用核磁共振成像信号处理以获得流体的速度分布图。同时获取沿所述管道的两个点之间的压力梯度。接着，从速度分布图确定剪切速率，并且，从压力梯度确定剪切应力。从单一的速度分布图获得剪切速率数据，其范围为在管道中心的零至在管道壁的最大剪切速率。替代性地，可以采用相同方式获得和利用速度谱。由此，可以从在压力梯度的特定值采取的单个核磁共振图像获得剪切应力对剪切速率曲线。然而，美国专利5,532,593仅教导了径向(二维，2D)的速度分布图。

Wollin的专利5,757,187公开了一种设备和方法，其中利用弱振荡梯度来调制共振成像装置的自旋角动量，从而在接收线圈中产生输出信号，该输出信号可以同步解调，以产生含有振荡频率梯度的积分谐波的周期包迹。对该周期包迹进行同步检测，连续产生该包迹的单独的谐波分量，接着，该谐波分量通过矩阵解法使积分方程式接近线性变换，该线性变换沿振荡梯度方向产生横向磁化的拉东变换(Radon transform)，从而允许图像重建。截断伪影被消除了。来自接收线圈的输出信号的脉冲谱的同步解调和同步检测抑制连续光谱的约翰逊噪声。在多个时段同步检测极弱的高次谐波，改进对其中心趋势的估计。然而，Wollin教导一种测量径向(2D)速度分布图的方法，并且Wollin没有教导从速度数据推导流变参数的方法。

因此，长期以来需要提供一种系统和方法，其用于获取关于流动流体的流变信息，该流变信息不限于径向(2D)测量值。

发明内容

本发明的一个目的是，公开一种利用MRI测量流体性质的系统。

本发明的另一目的是，公开一种用于确定流体的流变性质的方法，其包括以下步骤：

a.提供开孔管道并在所述孔内限定立体像素的三维网格(3DG)，其中所述3DG中每个立体像素Vox_i具有位置(x_i,y_i,z_i)；限定至少两个不同的横截面，即：入口横截面(ICS)和出口横截面(OCS)；并在所述ICS和所述OCS之间的所述孔内限定感兴趣体积(VOI)；

b.获取所述流体的流变性质的数据库；

c.向所述ICS和所述OCS之间的所述孔施加压力梯度，从而使所述流体流经所述管道；

d.对所述VOI内的所述流体进行NMR成像，所述图像具有多个、p个切片，每个切片包括所述3DG内的平面；

e.为每个所述立体像素Vox_i从所述图像确定所述流体的速度v_i；

f.对于每个所述立体像素Vox_i，从所述速度v_i计算剪切速率值(SRV)；同时，确定在所述至少一个ICS和所述至少一个OCS之间的压力梯度并因此计算每个立体像素Vox_i的剪切应力值(SSV)之前或之后，从所述SRV和所述SSV确定每个立体像素Vox_i的至少一个流变性质RP_i；

g.比较计算出的立体像素Vox_i的所述至少一个流变性质，RP_i和来自所述数据库的立体像素Vox_i的储存RP_i；从而确定立体像素Vox_i的流变性质差RP_i；以及

h.从所述RP_i组，计算所述流变性质中的3D变化，从而确定流变性质差RP_i为所述网格中的位置(x_i,y_i,z_i)的函数。

其中，相比每个切片的分辨率，所述流变性质差RP_i的分辨率乘以了大约p。

本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从流体类型、流体密度、流体粘度、流体屈服应力，及其任意组合中选择所述流变性质的步骤。

本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括从牛顿流体、假塑性流体、胀流型流体、宾汉塑性流体，和赫歇尔-巴尔克莱流体中选择所述流体类型的步骤。

本发明另一目的是公开所述方法，该方法另外包括识别所述流体中的非均质区域的步骤。