[发明专利]面向磁共振弹性成像的气动增压激励装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于磁共振弹性成像技术领域，涉及一种磁共振弹性成像的外部激励技术，具体是一种面向磁共振弹性成像的气动增压激励装置和方法。

背景技术

弹性是人体组织的力学属性，是一种重要的物理性质。正常组织间的弹性模量不尽相同，正常组织与病理组织相比，两者的弹性更是存在较大差异。组织的弹性大小和变化情况，直接反映其组成架构，且与其生物特性、生理病态息息相关。

传统的成像方法，如超声、CT和传统的磁共振成像，都不能提供组织的生物力学属性，而磁共振弹性成像作为一种新型的无创成像方法，可以直观显示和量化人体内部组织弹性，并对组织的弹性进行成像，使“影像触诊”成为可能。

磁共振弹性成像的基本原理是：利用磁共振成像技术，通过弹性波激励装置产生弹性波，由组织表面传导到组织内部，在弹性波的作用下，组织内部产生质点位移，利用磁共振相位对比技术获得相位差，可检测微小位移，根据获得的波动相位图逆推反演被检测组织的弹性系数分布图，即磁共振弹性图。可见，提供一种高效的激励技术是磁共振弹性成像的关键。

传统的激励系统主要采用气动法，气动激励系统一般由振动发生器、传导机构和吸附头组成。振动发生器由信号发生器、功率放大器和振动台组成。传导机构采用塑料软管密封一段空气实现传导。考虑到磁共振弹性成像系统对装置磁兼容性的要求，在临床上需要将振动发生器置于远离扫描台的地方，以免其电磁场和导磁构件对磁共振过程产生干扰，因此，传导机构中塑料软管的长度至少需要3-5米。

当振动发生器输出的机械波能量一定时，由于气体的可压缩性，形成了一个类似低通滤波器的结构，使得部分机械波的能量传递效率明显下降。到达人体的机械波振幅变小，能够穿透人体组织，到达成像目标点的能量则更小，严重影响到成像质量。

若采用液体介质取代气体，并用液压式振动发生器取代电磁式振动发生器，作为能量源。液体介质与气体不同，具有不可压缩性，因此传导过程的能量损失较小，传递效率高。但是，液体的质量远大于气体，传递随需要的总能量也远大于气体介质。此外，液压式振动发生器的激励频率低于40Hz，无法满足磁共振弹性成像的频率要求。

申请公布号CN 104000591 A公开了一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，旨在解决现有的在磁共振弹性成像中弹性波转化效率低的问题。

基于此，本发明提供的技术方案在气体介质的基础上，提供一种面向磁共振弹性成像的气动增压激励装置和方法，显著提高机械波传递效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向磁共振弹性成像的气动增压激励装置和方法，旨在提高磁共振弹性成像中机械波的传递效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

面向磁共振弹性成像的气动增压激励装置，包括振动发生器和桥接机构，所述振动发生器包括依次连接的信号发生器、功率放大器和振动台，振动台上固定有“T”型推杆，“T”型推杆圆面边缘通过振动端支撑薄膜与振动端密闭气仓密封连接：

所述的振动端密闭气仓内设有振动端密封薄膜，所述的“T”型推杆圆面下侧设有相对的平衡弹簧；

所述的桥接机构包括微型气缸、气压表和桥接头，振动端密闭气仓通过塑料导管与桥接头相连，塑料导管靠近振动台一侧断开，形成两个自由端，两个自由端分别接入四通连接器相对的两个接口，四通连接器另外两个接口分别连接有微型气缸与气压表；

所述的桥接头内设有桥接端密封薄膜，桥接头下边缘通过桥接端支撑薄膜与“工”型推杆上圆面边缘连接，所述的“工”型推杆两侧设有拉簧。

所述的平衡弹簧上端与“T”型推杆圆面下侧固定，下端设在支撑板上，支撑板一端固定在振动台内壁上；所述的拉簧上端与桥接头边缘固定，下端设在“工”型推杆下圆面上。

所述的平衡弹簧与拉簧下端位置可调，调节方法为：螺栓穿过固定螺母，并与弹簧相连，旋转螺栓便可调节弹簧长度。

所述的振动端密封薄膜、桥接端密封薄膜均为弹性薄膜，其材质为任意一种磁共振兼容的有弹性的有机聚合物，包括硅胶薄膜。

所述的“工”形推杆采用尼龙非金属材料；拉簧采用乳胶软管。

本发明还提供了一种面向磁共振弹性成像的气动增压激励方法，该气动增压激励方法包括下述顺序的步骤：

打开微型气缸的阀门，通过微型气缸向密封增压气仓内气体增压，增压压强达到气压表设定值时，停止增压，关闭阀门；

调节平衡弹簧、拉簧使“T”型推杆和“工”型推杆回到平衡位置；

将“工”型推杆对准人体检测部位；

启动信号发生器和功率放大器。