面向磁共振彈性成像的氣動增壓激勵裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磁共振彈性成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種磁共振彈性成像的外部激勵技 術(shù)，具體是一種面向磁共振彈性成像的氣動增壓激勵裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 彈性是人體組織的力學屬性，是一種重要的物理性質(zhì)。正常組織間的彈性模量不 盡相同，正常組織與病理組織相比，兩者的彈性更是存在較大差異。組織的彈性大小和變化 情況，直接反映其組成架構(gòu)，且與其生物特性、生理病態(tài)息息相關(guān)。
[0003] 傳統(tǒng)的成像方法，如超聲、CT和傳統(tǒng)的磁共振成像，都不能提供組織的生物力學屬 性，而磁共振彈性成像作為一種新型的無創(chuàng)成像方法，可以直觀顯示和量化人體內(nèi)部組織 彈性，并對組織的彈性進行成像，使"影像觸診"成為可能。
[0004] 磁共振彈性成像的基本原理是：利用磁共振成像技術(shù)，通過彈性波激勵裝置產(chǎn)生 彈性波，由組織表面?zhèn)鲗У浇M織內(nèi)部，在彈性波的作用下，組織內(nèi)部產(chǎn)生質(zhì)點位移，利用磁 共振相位對比技術(shù)獲得相位差，可檢測微小位移，根據(jù)獲得的波動相位圖逆推反演被檢測 組織的彈性系數(shù)分布圖，即磁共振彈性圖?？梢?，提供一種高效的激勵技術(shù)是磁共振彈性成 像的關(guān)鍵。
[0005] 傳統(tǒng)的激勵系統(tǒng)主要采用氣動法，氣動激勵系統(tǒng)一般由振動發(fā)生器、傳導機構(gòu)和 吸附頭組成。振動發(fā)生器由信號發(fā)生器、功率放大器和振動臺組成。傳導機構(gòu)采用塑料軟 管密封一段空氣實現(xiàn)傳導?？紤]到磁共振彈性成像系統(tǒng)對裝置磁兼容性的要求，在臨床上 需要將振動發(fā)生器置于遠離掃描臺的地方，以免其電磁場和導磁構(gòu)件對磁共振過程產(chǎn)生干 擾，因此，傳導機構(gòu)中塑料軟管的長度至少需要3-5米。
[0006] 當振動發(fā)生器輸出的機械波能量一定時，由于氣體的可壓縮性，形成了一個類似 低通濾波器的結(jié)構(gòu)，使得部分機械波的能量傳遞效率明顯下降。到達人體的機械波振幅變 小，能夠穿透人體組織，到達成像目標點的能量則更小，嚴重影響到成像質(zhì)量。
[0007] 若采用液體介質(zhì)取代氣體，并用液壓式振動發(fā)生器取代電磁式振動發(fā)生器，作為 能量源。液體介質(zhì)與氣體不同，具有不可壓縮性，因此傳導過程的能量損失較小，傳遞效率 高。但是，液體的質(zhì)量遠大于氣體，傳遞隨需要的總能量也遠大于氣體介質(zhì)。此外，液壓式 振動發(fā)生器的激勵頻率低于40Hz，無法滿足磁共振彈性成像的頻率要求。
[0008] 申請公布號CN104000591A公開了一種磁共振彈性成像主動吸附式橋接激勵裝 置，旨在解決現(xiàn)有的在磁共振彈性成像中彈性波轉(zhuǎn)化效率低的問題。
[0009] 基于此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案在氣體介質(zhì)的基礎上，提供一種面向磁共振彈性 成像的氣動增壓激勵裝置和方法，顯著提高機械波傳遞效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種面向磁共振彈性成像的氣動增壓激勵裝置和方法，旨 在提高磁共振彈性成像中機械波的傳遞效率。
[0011] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0012] 面向磁共振彈性成像的氣動增壓激勵裝置，包括振動發(fā)生器和橋接機構(gòu)，所述振 動發(fā)生器包括依次連接的信號發(fā)生器、功率放大器和振動臺，振動臺上固定有"T"型推桿， "T"型推桿圓面邊緣通過振動端支撐薄膜與振動端密閉氣倉密封連接：
[0013] 所述的振動端密閉氣倉內(nèi)設有振動端密封薄膜，所述的"T"型推桿圓面下側(cè)設有 相對的平衡彈簧；
[0014] 所述的橋接機構(gòu)包括微型氣缸、氣壓表和橋接頭，振動端密閉氣倉通過塑料導管 與橋接頭相連，塑料導管靠近振動臺一側(cè)斷開，形成兩個自由端，兩個自由端分別接入四通 連接器相對的兩個接口，四通連接器另外兩個接口分別連接有微型氣缸與氣壓表；
[0015] 所述的橋接頭內(nèi)設有橋接端密封薄膜，橋接頭下邊緣通過橋接端支撐薄膜與"工" 型推桿上圓面邊緣連接，所述的"工"型推桿兩側(cè)設有拉簧。
[0016] 所述的平衡彈簧上端與"T"型推桿圓面下側(cè)固定，下端設在支撐板上，支撐板一端 固定在振動臺內(nèi)壁上；所述的拉簧上端與橋接頭邊緣固定，下端設在"工"型推桿下圓面上。
[0017] 所述的平衡彈簧與拉簧下端位置可調(diào)，調(diào)節(jié)方法為：螺栓穿過固定螺母，并與彈簧 相連，旋轉(zhuǎn)螺栓便可調(diào)節(jié)彈簧長度。
[0018] 所述的振動端密封薄膜、橋接端密封薄膜均為彈性薄膜，其材質(zhì)可以為任意一種 磁共振兼容的有彈性的有機聚合物，包括但不局限于硅膠薄膜。
[0019] 所述的"工"形推桿采用尼龍非金屬材料；平衡拉簧采用乳膠軟管。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種面向磁共振彈性成像的氣動增壓激勵方法，該氣動增壓激勵 方法包括下述順序的步驟：
[0021] 打開微型氣缸的閥門，通過微型氣缸向密封增壓氣倉內(nèi)氣體增壓，增壓壓強達到 氣壓表設定值時，停止增壓，關(guān)閉閥門；
[0022] 調(diào)節(jié)平衡彈簧、拉簧使"T"型推桿和"工"型推桿回到平衡位置；
[0023] 將"工"型推桿對準人體檢測部位；
[0024] 啟動信號發(fā)生器和功率放大器。
[0025] 本發(fā)明的有益效果：在現(xiàn)有磁共振彈性成像的氣動激勵裝置基礎上，本發(fā)明采用 了氣動增壓激勵裝置，并解決了增壓帶來的密閉、彈性和力平衡問題，通過提高導管內(nèi)部氣 體壓強，使機械波在導管內(nèi)的傳播速度更快、能量損失更少。增強了對人體內(nèi)部組織中的激 勵，使彈性成像質(zhì)量更高。
【附圖說明】
[0026] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0027] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為裝置簡化模型；
[0029] 圖3為裝置振幅頻率曲線。
[0030] 附圖序號說明：1、振動臺；2、平衡彈簧；3、"T"型推桿；4、振動端密封薄膜；5、振動 端支撐薄膜；6、密封增壓氣倉；7、四通連接器；8、氣壓表；9、微型氣缸；10、閥門；11、橋接 端密封薄膜；12、拉簧；13、"工"型推桿；14、橋接端支撐薄膜；15、橋接頭；16、塑料導管。
【具體實施方式】
[0031] 如附圖1所示，本發(fā)明面向磁共振彈性成像的氣動增壓激勵裝置主要包括兩大部 分：振動發(fā)生器和橋接機構(gòu)。
[0032] 振動發(fā)生器包括信號發(fā)生器、功率放大器和振動臺1，信號發(fā)生器與功率放大器相 連，功率放大器與振動臺1相連。橋接機構(gòu)包括微型氣缸9、氣壓表8和橋接頭15,微型氣 缸9和氣壓表8分別連接在四通連接器7相對的兩個接口上。振動臺1和橋接頭15通過 塑料導管16與四通連接器7另外的兩個接口相連。
[0033] 為了保障機械波的有效傳遞，