专利名称：激励装置及其系统的制作方法
技术领域：
激励装置及其系统
技术领域：
本实用新型涉及磁共振领域，特别是涉及一种磁共振激励装置及其系统。背景技术：
MRE (Magnetic Resonance Elastography，磁共振弹性成像)是 Muthupillai 等人于1995年提出的一种动态的成像技术，其基本原理是基于磁共振成像技术检测体内组织在外部激励机械波作用下产生的质点位移，由此来推算被检测组织的(剪切)弹性系数分布图。弹性(或硬度)是人体组织物理性质中一种重要的机械力学参数，生物组织的弹性模量或硬度依赖于其分子组成以及相应的微观结构，与其生物学特性紧密相关。生物组织的弹性变化常与病理现象紧密相关，病变组织和正常组织往往存在弹性模量或硬度的差异，这种差异在在临床疾病诊断和鉴别中有重要意义。传统的成像方法，如超声，CT，磁共振成像都不能提供组织生物力学方面的信息，而MRE作为一种新型的无创成像方法，能直观显示和量化人体内部组织弹性，并对组织的弹性成像，使“影像触诊”成为可能，在医学诊断上具有很好的发展潜力和应用前景。磁共振成像技术的基本原理是利用对组织施加的机械振动引起的组织内部的形变来估计剪切模量的。磁共振兼容的外部激励装置产生的谐振剪切波由被检测的组织表面传导入组织内部，由于机械波作用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此微小位移，根据获得的波动的相位图可推算被检测组织的(剪切)弹性系数分布图。由此可见，外部机械剪切波激励装置是磁共振弹性成像中的关键部分。磁共振弹性成像检测系统需要研制外部机械激励装置对组织或仿体表面提供剪切波，形成微小波动位移来检测组织弹性特性。传统的激励装置主要采用电磁线圈法，电磁线圈法是靠线圈中的交变电流产生的与主磁场垂直的小磁场来产生振动的。这样需要线圈放置在扫描床内，线圈中的交变电流产生的磁场交变磁场会干扰主磁场的均勻性，影响成像质量。
实用新型内容基于此，有必要提供一种具有磁兼容性的激励装置。一种激励装置，包括腔体和至少二扬声器，所述腔体为具有开口端及与所述开口端相对的密封端的筒体，所述腔体由磁兼容材料制成，且所述开口端设有密封的弹性薄膜； 所述扬声器相互间隔且成一定角度地设置在所述密封端内侧。上述激励装置的腔体使用磁兼容性的材料制成，使满足整个装置磁兼容性的需求，同时还能屏蔽外界声波或噪声。同时该激励装置结构简单，成本低廉。进一步地，所述扬声器的数量为二。进一步地，所述扬声器为压电陶瓷扬声器。进一步地，所述扬声器为多层压电陶瓷扬声器。压电陶瓷扬声器本身具备了一定的磁兼容性，使得整个激励装置进一步满足磁兼容性的需求。进一步地，所述密封端为V形，所述两个扬声器分别设于所述密封端的两侧面。由于被激励的人体组织对振动具有一定的衰减性，振动的频率越高这种衰减就越严重。为了对组织表面能产生低频的振动，故采用两个扬声器成一定角度放置，使声波在聚焦处差频，即高频声波通过差频产生了所需低频合波振动。进一步地，所述所有扬声器发出声波频率不完全相同。进一步地，所述腔体由塑料制成。此外，还有必要提供一种激励系统。一种激励系统，包括信号模块和激励装置，所述信号模块用于提供激励信号；所述激励装置与所述信号模块电连接，用于接收所述信号模块提供的激励信号，并转换成声波， 所述激励装置包括腔体及至少二扬声器，所述腔体为具有开口端及与所述开口端相对的密封端筒体，所述腔体由磁兼容材料制成，且所述开口端设有密封的弹性薄膜；所述至少二扬声器相互间隔且成一定角度地设置在密封端的内侧，用于接收信号模块提供的激励信号， 并转换成声波。进一步地，所述信号模块包括信号处理器、数模转换器及音频放大器；所述信号处理器用于产生数字信号；所述数模转换器与所述信号处理器电连接，用于将数字信号转换成模拟信号；所述音频放大器与所述数模转换器电连接，用于将模拟信号放大并输出。进一步地，所述密封端为V形，所述两个扬声器为两个，且分别设于所述密封端的两侧边。上述激励系统中，激励装置的腔体使用磁兼容性的材料制成，使满足整个装置磁兼容性的需求，还能屏蔽外界声波或噪声。同时该激励系统结构简单，成本低廉。
图1为一实施例的激励装置的结构图图2为图1所示激励装置的工作示意图；图3为一实施例的激励系统的模块图；图4为图3所示激励系统的详细模块图。
具体实施方式为了解决传统的激励装置干扰主磁场的均勻性，影响成像质量的问题，提出了一种具有磁兼容性的激励装置。请参阅图1，本实施例的激励装置100，包括腔体110和两个压电陶瓷扬声器120、 130。腔体110大致为筒体，由塑料制成，具有开口端及与开口端相对的密封端。开口端设有密封的弹性薄膜140，密封端为V形。压电陶瓷扬声器120和压电陶瓷扬声器130分别设置在腔体110的V形密封端的两个侧面内侧，形成一定角度，使得压电陶瓷扬声器120和压电陶瓷扬声器130发出的声波聚焦于一点。压电陶瓷扬声器120和压电陶瓷扬声器130发出的声波频率不完全相同，在两声波的聚焦点上产生差频，形成剪切波，剪切波的频率为压电陶瓷扬声器120和压电陶瓷扬声器130发出的声波频率之差。[0028]由于被激励的人体组织对振动具有一定的衰减性，振动的频率越高这种衰减就越严重。为了使振动能够在组织内很好的传播，直达具有一定深度的感兴趣区域，例如乳腺中的肿瘤病灶区域，振动的频率必须限制在低频范围，即50-500hz。而压电陶瓷扬声器一般频率响应范围较高，几十千赫或更高。为了对组织表面能产生低频的振动，故采用两个压电陶瓷扬声器成一定角度放置，使声波在聚焦处差频，即高频声波通过差频产生了所需低频合波振动。具体在本实施例中，压电陶瓷扬声器120和130均为多层压电陶瓷扬声器。请参阅图2，压电陶瓷扬声器120发出5000hz的声波，压电陶瓷扬声器130发出5100hz的声波。 两个有频差且频率相近的声波在腔体中传播，在汇聚处产生差频后将会产生剪切波，该剪切波的频率是原先两个声波的频率之差，即产生IOOhz的差频剪切波。调整压电陶瓷扬声器120和压电陶瓷扬声器130之间的角度，使得聚焦点位于弹性薄膜140上。弹性薄膜140 紧贴着所需被激励的人体组织或仿体200上，剪切波通过弹性薄膜140传递至人体组织或仿体。整个激励装置100和人体组织或仿体200处于磁共振设备中，通过激励装置100产生的剪切波，使得人体组织或仿体200振动。低频的剪切波直达感兴趣部分，外部激励装置 100产生的谐振剪切波由被检测的人体组织或仿体200表面传导入组织内部，产生质点位移。利用磁共振相位对比技术获得的相位差可检测此微小位移，根据获得的波动的相位图可推算并重建被测组织的(剪切)弹性系数分布图。腔体110使用塑料制成，具有磁兼容性，同时还能屏蔽外界声波或噪声。压电陶瓷扬声器本身具备了一定的磁兼容性，使得整个激励装置100满足磁兼容性的需求。激励装置100可以直接放在磁共振设备扫描区内，有效的防止了声波的衰减。同时该激励装置100 结构简单，成本低廉。需要指出的是，压电陶瓷扬声器也可以替换成其它压电材料制成的扬声器，只要满足磁兼容性的要求。密封端端可以设有V形支架，压电陶瓷扬声器120和130分别设置在V形支架上，来使两扬声器成一定角度，以替代将密封端设置为V形的方案。腔体110也可以使用其它磁兼容性材料制成，如铜、钛等。扬声器的数量也可以为两个以上，且多个扬声器发出的声波频率不完全相同，其发出的声波聚焦于一点，差频后得到所需要频率的剪切波，即能满足要求，例如有三个扬声器，此时密封端为梯形，三个扬声器分别安装在梯形密封端的三个侧面上，三个扬声器发出的声波聚焦于一点。请参阅图3，还提供了一种使用上述激励装置100的激励系统，激励系统应用于磁共振扫描系统中，包括信号模块300和激励装置100。信号模块300与激励装置100电连接。信号模块300用于向激励装置100提供激励信号，激励装置100用于接收信号模块300 提供的激励信号，并转换成声波。具体在本实施例中，请参阅图4，信号模块300包括信号处理器310、数模转换器 330及音频放大器350。信号处理器310用于产生数字信号。数模转换器330与信号处理器310电连接，用于将数字信号转换成模拟信号。音频放大器350，与数模转换器330电连接，用于将模拟信号放大并输出。激励装置100的压电陶瓷扬声器120及压电陶瓷扬声器130，分别与信号模块300 电连接。信号模块300向压电陶瓷扬声器120及压电陶瓷扬声器130提供不同频率的信号，信号模块300向压电陶瓷扬声器120接收信号模块300提供的信号，并转换成不同频率的高频声波，在聚焦处产生差频，产生低频剪切波，低频剪切波作用在被激励物体上，低频剪切波直达感兴趣部分，外部激励装置100产生的谐振剪切波由被检测的人体组织或仿体 200表面传导入组织内部，产生质点位移。禾Ij用磁共振相位对比技术获得的相位差可检测此微小位移，根据获得的波动的相位图可推算并重建被测组织的(剪切)弹性系数分布图。需要指出的是，在激励装置100中，压电陶瓷扬声器可以为两个以上，此时，信号模块300提供给各个压电陶瓷扬声器的信号频率不完全相同。另外，由于MRE基于磁共振相位对比技术的特性，即在扫描脉冲序列中加入运动敏感梯度来检测质子运动的信息，运动敏感梯度的周期须与外部振动的周期一致，即与上述差频后的剪切波周期一致。信号处理器310还用来接收磁共振成像序列中的同步触发信号，使得扬声器产生的声波差频之后得到的剪切波与磁共振成像序列中的运动敏感梯度同步，该步骤是磁共振弹性成像对比技术的关键。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种激励装置，其特征在于，包括腔体，为具有开口端及与所述开口端相对的密封端的筒体，所述腔体由磁兼容材料制成，且所述开口端设有密封的弹性薄膜；及至少二扬声器，相互间隔且成一定角度地设置在所述密封端内侧。
2.根据权利要求1所述的激励装置，其特征在于，所述扬声器的数量为二。
3.根据权利要求2所述的激励装置，其特征在于，所述扬声器为压电陶瓷扬声器。
4.根据权利要求3所述的激励装置，其特征在于，所述扬声器为多层压电陶瓷扬声器。
5.根据权利要求2所述的激励装置，其特征在于，所述密封端为V形，所述两个扬声器分别设于所述密封端的两侧面。
6.根据权利要求1所述的激励装置，其特征在于，所述所有扬声器发出声波频率不完全相同。
7.根据权利要求1所述的激励装置，其特征在于，所述腔体由塑料制成
8.—种激励系统，其特征在于，包括信号模块，用于提供激励信号；激励装置，与信号模块电连接，用于接收所述信号模块提供的激励信号，并转换成声波，所述激励装置包括腔体，为具有开口端及与所述开口端相对的密封端筒体，所述腔体由磁兼容材料制成， 且所述开口端设有密封的弹性薄膜；及至少二扬声器，相互间隔且成一定角度地设置在密封端的内侧，用于接收信号模块提供的激励信号，并转换成声波。
9.根据权利要求8所述的激励系统，其特征在于，所述信号模块包括信号处理器，用于产生数字信号；数模转换器，与信号处理器电连接，用于将数字信号转换成模拟信号；音频放大器，与数模转换器电连接，用于将模拟信号放大并输出。
10.根据权利要求8所述的激励系统，其特征在于，所述密封端为V形，所述两个扬声器为两个，且分别设于所述密封端的两侧边。
专利摘要一种激励装置，包括腔体和至少二扬声器，所述腔体为具有开口端及与所述开口端相对的密封端的筒体，所述腔体由磁兼容材料制成，且所述开口端设有密封的弹性薄膜；所述扬声器相互间隔且成一定角度地设置在所述密封端内侧。上述激励装置的腔体使用磁兼容性的材料制成，使满足整个装置磁兼容性的需求，同时还能屏蔽外界声波或噪声。该激励装置可以直接放在磁共振设备扫描区内，有效的防止了声波的衰减，同时该激励装置结构简单，成本低廉。此外，还提供了一种激励系统。
文档编号A61B5/055GK202198595SQ20112025773
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者刘新, 张丽娟, 曾成志, 蔡葳蕤, 郑海荣, 钟耀祖, 黄文慧 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院