專利名稱：磁共振激勵(lì)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
磁共振激勵(lì)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及磁共振領(lǐng)域，特別是涉及一種磁共振激勵(lì)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
MRE (Magnetic Resonance Elastography,磁共振彈性成像)是 Muthupillai 等人于1995年提出的一種動(dòng)態(tài)的成像技術(shù)，其基本原理是基于磁共振成像技術(shù)檢測(cè)體內(nèi)組織在外部激勵(lì)機(jī)械波作用下產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)位移，由此來(lái)推算被檢測(cè)組織的(剪切)彈性系數(shù)分布圖。彈性(或硬度)是人體組織物理性質(zhì)中一種重要的機(jī)械力學(xué)參數(shù)，生物組織的彈性模量或硬度依賴于其分子組成以及相應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)，與其生物學(xué)特性緊密相關(guān)。生物組織的彈性變化常與病理現(xiàn)象緊密相關(guān)，病變組織和正常組織往往存在彈性模量或硬度的差 異，這種差異在在臨床疾病診斷和鑒別中有重要意義。傳統(tǒng)的成像方法，如超聲，CT，磁共振成像都不能提供組織生物力學(xué)方面的信息，而MRE作為一種新型的無(wú)創(chuàng)成像方法，能直觀顯示和量化人體內(nèi)部組織彈性，并對(duì)組織的彈性成像，使“影像觸診”成為可能，在醫(yī)學(xué)診斷上具有很好的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。磁共振成像技術(shù)的基本原理是利用對(duì)組織施加的機(jī)械振動(dòng)弓I起的組織內(nèi)部的形變來(lái)估計(jì)剪切模量的。磁共振兼容的外部激勵(lì)裝置產(chǎn)生的諧振剪切波由被檢測(cè)的組織表面?zhèn)鲗?dǎo)入組織內(nèi)部，由于機(jī)械波作用組織內(nèi)部產(chǎn)生質(zhì)點(diǎn)位移，利用磁共振相位對(duì)比技術(shù)獲得相位差可檢測(cè)此微小位移，根據(jù)獲得的波動(dòng)的相位圖可推算被檢測(cè)組織的(剪切)彈性系數(shù)分布圖。由此可見(jiàn)，外部機(jī)械剪切波激勵(lì)裝置是磁共振彈性成像中的關(guān)鍵部分。磁共振彈性成像檢測(cè)系統(tǒng)需要研制外部機(jī)械激勵(lì)系統(tǒng)對(duì)組織或仿體表面提供剪切波，形成微小波動(dòng)位移來(lái)檢測(cè)組織彈性特性。傳統(tǒng)的激勵(lì)系統(tǒng)主要采用氣動(dòng)法，氣動(dòng)法激勵(lì)系統(tǒng)一般有主動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分和被動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分。主動(dòng)驅(qū)動(dòng)由低頻音頻功放設(shè)備(動(dòng)圈揚(yáng)聲器)提供聲波，聲波通過(guò)空氣傳播振動(dòng)，需要通過(guò)密封的塑料軟管將振動(dòng)傳導(dǎo)到被動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，引起被動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)。被動(dòng)驅(qū)動(dòng)與組織或仿體表面接觸，引起剪切波在體內(nèi)的傳播。普通揚(yáng)聲器中有電磁線圈，考慮到對(duì)裝置的磁兼容性的要求，需要將揚(yáng)聲器放置在離掃描床有一段距離的地方以免電磁線圈對(duì)磁場(chǎng)的干擾。這樣揚(yáng)聲器產(chǎn)生的氣流振動(dòng)需要遠(yuǎn)離位于MRI掃描儀中的被激勵(lì)物體，導(dǎo)致激勵(lì)機(jī)械波有一定的衰減，到達(dá)組織表面的激勵(lì)機(jī)械波振幅變得很弱，對(duì)振動(dòng)在組織內(nèi)部的傳播深度有很大的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容基于此，有必要提供一種激勵(lì)機(jī)械波振幅強(qiáng)的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)。—種磁共振激勵(lì)系統(tǒng),包括氣流輸出模塊和振動(dòng)模塊，所述振動(dòng)模塊與所述氣流輸出模塊相連接；所述氣流輸出模塊包括空氣壓縮機(jī)及比例閥，所述比例閥與所述空氣壓縮機(jī)連通，所述空氣壓縮機(jī)提供氣流；所述比例閥用于控制所述氣流進(jìn)氣和排氣；所述振動(dòng)模塊包括氣管及腔體，所述腔體通過(guò)所述氣管與所述比例閥相連通，所述腔體通過(guò)所述氣流的進(jìn)氣和排氣產(chǎn)生激勵(lì)機(jī)械波。進(jìn)一步地，所述氣流輸出模塊還包括過(guò)濾器，所述比例閥通過(guò)所述過(guò)濾器與所述空氣壓縮機(jī)相連接，所述過(guò)濾器可過(guò)濾空氣壓縮機(jī)提供的氣流中的雜質(zhì)。進(jìn)一步地，所述比例閥為壓電陶瓷比例閥。進(jìn)一步地，還包括與所述比例閥電連接的控制模塊，所述控制模塊產(chǎn)生控制信號(hào)，所述比例閥接收所述控制信號(hào)并根據(jù)所述控制信號(hào)控制所述氣流進(jìn) 氣和排氣。進(jìn)一步地，所述控制模塊包括信號(hào)處理器，產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)；及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與信號(hào)處理器電連接，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸出。進(jìn)一步地，所述比例閥還控制所述氣流的流量。進(jìn)一步地，所述腔體包括由磁兼容材料制成的筒體，所述筒體具有開(kāi)口端及與所述開(kāi)口端相對(duì)的密封端，且所述開(kāi)口端設(shè)有密封的彈性薄膜。進(jìn)一步地，所述筒體為塑料筒。

圖I為一實(shí)施例的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)的模塊圖；圖2為圖I所示磁共振激勵(lì)系統(tǒng)的詳細(xì)模塊圖；圖3為圖I所示磁共振激勵(lì)系統(tǒng)的工作示意圖；圖4為另一實(shí)施例的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)的模塊圖。
具體實(shí)施方式為了解決傳統(tǒng)的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)遠(yuǎn)離位于MRI掃描儀中的被激勵(lì)物體，導(dǎo)致激勵(lì)機(jī)械波有一定的衰減，到達(dá)組織表面的激勵(lì)機(jī)械波振幅弱的問(wèn)題，提出了一種振動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)。 請(qǐng)參閱圖I，本實(shí)施例的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，包括氣流輸出模塊100和振動(dòng)模塊200，氣流輸出模塊100與振動(dòng)模塊200相連接。氣流輸出模塊100包括空氣壓縮機(jī)120及比例閥140?？諝鈮嚎s機(jī)120用于提供氣流?？諝鈮嚎s機(jī)120是將其內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，能提供強(qiáng)大的壓縮氣流。比例閥140，與空氣壓縮機(jī)120相連通。比例閥140用于控制空氣壓縮機(jī)120所提供的氣流的進(jìn)氣和排氣。振動(dòng)模塊200，包括氣管220及腔體240。腔體240通過(guò)氣管220與比例閥140相連通，空氣壓縮機(jī)120所產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流經(jīng)比例閥140的調(diào)控通過(guò)氣管220進(jìn)入腔體240。在進(jìn)行磁共振彈性成像掃描時(shí)，腔體240緊貼被激勵(lì)物體表面，比例閥140進(jìn)行進(jìn)氣和排氣操作，腔體240通過(guò)氣流的進(jìn)氣和排氣產(chǎn)生激勵(lì)機(jī)械波通過(guò)被激勵(lì)物體表面?zhèn)鲗?dǎo)入組織內(nèi)部，產(chǎn)生質(zhì)點(diǎn)位移。利用磁共振相位對(duì)比技術(shù)獲得的相位差可檢測(cè)此微小位移，根據(jù)獲得的波動(dòng)的相位圖可推算并重建被測(cè)組織的(剪切)彈性系數(shù)分布圖。需要指出的是，通過(guò)比例閥140調(diào)控的氣流在腔體240上產(chǎn)生的激勵(lì)機(jī)械波頻率在50 500Hz之間，使激勵(lì)波滿足彈性成像激勵(lì)所需的低頻。[0026]上述磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，采用空氣壓縮機(jī)120提供強(qiáng)大的壓縮氣流，使得最終由腔體240產(chǎn)生的激勵(lì)機(jī)械波能量較強(qiáng)，振動(dòng)幅度大，進(jìn)而使得磁共振彈性成像的質(zhì)量大幅提聞。需要注意的是，比例閥140還可以用于控制氣流的流量，通過(guò)有規(guī)律地控制氣流 的流量，亦可以在腔體240里產(chǎn)生低頻的機(jī)械波。如圖2所示，氣流輸出模塊100還可以包括過(guò)濾器160，比例閥140通過(guò)過(guò)濾器160與空氣壓縮機(jī)120相連通，過(guò)濾器160可用于過(guò)濾空氣壓縮機(jī)120提供的氣流的雜質(zhì)。氣流中往往會(huì)含有很多雜質(zhì)，會(huì)直接影響比例閥140的工作，在空氣壓縮機(jī)120和比例閥140之間加入過(guò)濾器160，使氣流在進(jìn)入比例閥140前先進(jìn)行過(guò)濾，消除雜質(zhì)對(duì)比例閥140的影響。振動(dòng)模塊200的應(yīng)用請(qǐng)參閱圖3所示，整個(gè)腔體240均使用磁兼容性的材料制成，大致為圓筒狀，包括具有開(kāi)口端及與開(kāi)口端相對(duì)的密封端的筒體(圖未標(biāo))，筒體為塑料筒。筒體的開(kāi)口端設(shè)有密封的彈性薄膜(圖未示)。筒體為塑料筒，具有磁兼容性，同時(shí)還能屏蔽外界聲波或噪聲。需要注意的是，筒體在滿足磁兼容性的前提下也可以由其它材料制成，不限于塑料。工作時(shí)，腔體240上的彈性薄膜緊貼被激勵(lì)物體300，氣流輸出模塊提供的氣流使得彈性薄膜產(chǎn)生振動(dòng)，產(chǎn)生激勵(lì)機(jī)械波，傳導(dǎo)給被激勵(lì)物體300。為了進(jìn)一步消除磁共振激勵(lì)系統(tǒng)遠(yuǎn)離位于MRI掃描儀中的被激勵(lì)物體導(dǎo)致的機(jī)械激勵(lì)波減弱的影響，比例閥140可以為壓電陶瓷比例閥。壓電陶瓷是一種電能和機(jī)械能可以轉(zhuǎn)換的陶瓷材料，它既可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，也可以將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。壓電陶瓷比例閥具有良好的磁兼容性，因此比例閥140可以放在離磁共振掃描系統(tǒng)十分近的地方，而不用擔(dān)心會(huì)對(duì)磁共振系統(tǒng)進(jìn)行電磁干擾。 在另一實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖4，磁共振激勵(lì)系統(tǒng)還包括控制模塊400，控制模塊400與比例閥140電連接?？刂颇K400用于產(chǎn)生控制信號(hào)，比例閥140用于接收控制模塊400產(chǎn)生的控制信號(hào)并根據(jù)控制信號(hào)控制氣流進(jìn)氣和排氣。控制模塊包括信號(hào)處理器420、數(shù)模轉(zhuǎn)換器440。信號(hào)處理器420用于根據(jù)磁共振序列產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器440與信號(hào)處理器420電連接，用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸出給比例閥140，比例閥140根據(jù)該信號(hào)調(diào)節(jié)控制氣流。在磁共振激勵(lì)系統(tǒng)中加入控制模塊400，可以對(duì)最后產(chǎn)生的激勵(lì)機(jī)械波進(jìn)行精確控制，同時(shí)，由于磁共振彈性成像基于磁共振相位對(duì)比技術(shù)的特性，即在掃描脈沖序列中加入運(yùn)動(dòng)敏感梯度來(lái)檢測(cè)質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的信息，運(yùn)動(dòng)敏感梯度的周期須與外部振動(dòng)的周期一致，即與激勵(lì)機(jī)械波的周期一致。加入控制模塊400，對(duì)激勵(lì)機(jī)械波進(jìn)行精確控制，使得激勵(lì)機(jī)械波與磁共振成像序列中的運(yùn)動(dòng)敏感梯度同步，滿足了磁共振彈性成像的需要。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，包括 氣流輸出模塊，包括 空氣壓縮機(jī)，提供氣流；及 比例閥，與所述空氣壓縮機(jī)連通，所述比例閥用于控制所述氣流進(jìn)氣和排氣； 振動(dòng)模塊，與所述氣流輸出模塊相連接，包括 氣管；及 腔體，通過(guò)氣管與所述比例閥相連通，所述腔體通過(guò)所述氣流的進(jìn)氣和排氣產(chǎn)生激勵(lì)機(jī)械波。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣流輸出模塊還包括過(guò)濾器，所述比例閥通過(guò)所述過(guò)濾器與所述空氣壓縮機(jī)相連接，所述過(guò)濾器可過(guò)濾空氣壓縮機(jī)提供的氣流中的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，所述比例閥為壓電陶瓷比例閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述比例閥電連接的控制模塊，所述控制模塊產(chǎn)生控制信號(hào)，所述比例閥接收所述控制信號(hào)并根據(jù)所述控制信號(hào)控制所述氣流進(jìn)氣和排氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括 信號(hào)處理器，產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)；及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與信號(hào)處理器電連接，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，所述比例閥還控制所述氣流的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，所述腔體包括由磁兼容材料制成的筒體，所述筒體具有開(kāi)口端及與所述開(kāi)口端相對(duì)的密封端，且所述開(kāi)口端設(shè)有密封的彈性薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，其特征在于，所述筒體為塑料筒。
專利摘要一種磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，包括氣流輸出模塊和振動(dòng)模塊，所述振動(dòng)模塊與所述氣流輸出模塊相連接；所述氣流輸出模塊包括空氣壓縮機(jī)及比例閥，所述比例閥與所述空氣壓縮機(jī)連通，所述空氣壓縮機(jī)提供氣流；所述比例閥用于控制所述氣流進(jìn)氣和排氣；所述振動(dòng)模塊包括氣管及腔體，所述腔體通過(guò)所述氣管與所述比例閥相連通，所述腔體通過(guò)所述氣流的進(jìn)氣和排氣產(chǎn)生激勵(lì)機(jī)械波。上述磁共振激勵(lì)系統(tǒng)，采用空氣壓縮機(jī)提供強(qiáng)大的氣流，使得最終由腔體產(chǎn)生的激勵(lì)機(jī)械波能量較強(qiáng)，振動(dòng)幅度大，進(jìn)而使得磁共振彈性成像的質(zhì)量大幅提高。
文檔編號(hào)A61B5/055GK202386685SQ20112050889
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者朱燕杰, 蔡葳蕤, 鄒超, 鄭海榮, 黃文慧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院