一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于，包括振动发生器和主动吸附式桥接机构；所述振动发生器包括微型振动台、振动端密闭气仓和“T”型推杆；所述主动吸附式桥接机构包括桥接端密闭气仓、凹形吸附面和抽气装置。本发明建立具有主动吸附功能的桥接激励装置，具有双向激励效果，弥补单向激励的不足，使外源驱动与组织应变之间保持相位、频率一致，协同弹性波驱动与组织应变，提高弹性波的转换效率。
【专利说明】一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁共振弹性成像【技术领域】，是一种磁共振弹性成像的外部激励技术，特别是提供一种主动吸附式桥接激励装置。
【背景技术】
[0002]弹性是人体组织物理性质中一种重要的力学属性。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，两者的弹性也存在较大差异，组织弹性的大小和变化直接反映其组成架构，且与其生物特性、生理病态息息相关。
[0003]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。
[0004]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，由组织表面传导入组织内部。在弹性波作用下，组织内部产生质点位移，根据波动相位图，通过弹性力学逆向求解反演出弹性系数分布图。可见，外源激励装置是磁共振弹性成像中的关键部分。目标区域内弹性波波动场信息含量直接影响弹性重构，凸显高效激励技术的重要性。
[0005]目前，用于磁共振弹性成像的弹性波激励技术主要包括三大类:振动传递型，压电驱动型和电磁驱动型。
[0006]振动传递型主要有两种，一种是以气体为媒介，另一种则是以刚体为媒介。刚体传递型的安装位置和被检测物体方向受限，局限性比较大。
[0007]压电驱动型虽然磁兼容性很好，但是驱动力比较小，当需要较大位移时，压电材料容易破碎；压电堆栈需要较高的电压驱动，设备的集成性和安全性都受到影响。
[0008]电磁驱动型的激励方向取决于静磁场的方向，同样受安装位置与人体姿势的限制；同时磁共振平台所产生的磁场强度比较大，扫描过程中容易烧坏。
[0009]生物组织是非弹性体，呈现高度的黏滞性和各向异性，所以弹性波在生物组织内的传播面临着复杂的模式转换，能量不断衰减，必须增强弹性波向目标区域的输送和传递效率，提升磁共振弹性成像的波动影像及弹性重构结果。
[0010]现有弹性波激励方法的波动转化机制均为单向激励，需要生物软组织具备良好的弹性响应能力，实际情况中并非如此。所以有必要建立双向激励方式以增强拉伸方向的传递效率。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供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，并保证装置的灵活性和安全性。
[0012]本发明所采用的技术方案是:
[0013] 一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其结构特点在于，包括振动发生器和主动吸附式桥接机构；
[0014]所述振动发生器包括微型振动台、振动端密闭气仓和“T”型推杆，所述“T”型推杆的下端与微型振动台连接，所述“T”型推杆的顶部端面边缘通过振动端支撑薄膜与振动端密闭气仓密封连接；
[0015]所述主动吸附式桥接机构包括桥接端密闭气仓、凹形吸附面和抽气装置，所述桥接端密闭气仓通过软管与振动端密闭气仓连通，所述桥接端密闭气仓的底部敞口通过桥接端支撑薄膜与凹形吸附面上表面密封连接，所述抽气装置通过软管连通凹形吸附面所形成的吸气腔。
[0016]本发明结构特点还在于:
[0017]振动端支撑薄膜和桥接端支撑薄膜均为弹性薄膜。
[0018]所述主动吸附式桥接机构均采用非磁性硬质材料制成。
[0019]所述非磁性硬质材料为塑料或者树脂。
[0020]所述凹形吸附面的边缘附着与生物组织易于吸附的柔性薄膜。
[0021]所述柔性薄膜为 任一种磁共振兼容的单一或者复合塑料薄膜材料，包括但不局限于尼龙、聚酯、镀铝、聚苯烯或者聚乙烯薄膜。
[0022]所述凹形吸附面上端设有开口，所述桥接端密闭气仓的侧壁设有抽气孔，所述开口通过软管与抽气孔内接口相连，所述抽气装置通过软管与抽气孔外接口相连。
[0023]连通抽气装置与凹形吸附面所形成的吸气腔的软管上设有负气压检测仪表。
[0024]所述吸气腔软管为硅胶管。
[0025]与现有技术相比，本发明的有益效果体现在:
[0026]1、本发明针对弹性波转化效率低这一问题，建立了激励-响应系统主动吸附式桥接装置，桥接装置与人体组织相吸附，外源驱动与组织应变之间的相位和频率保持一致，弥补了单向推动激励的问题与不足，协同弹性波驱动与组织应变，提高了弹性波的转换效率。
[0027]2、本发明应用弹性软管连接抽气装置与凹形吸附面，提供主动吸附功能的同时，并不干扰凹形吸附面的对弹性波的传递。主动吸附式桥接装置主要由非磁性材料制成，不会对磁成像形成干扰。
[0028]3、本发明体积小、质量轻、方便操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明磁共振弹性成像主动式吸附桥接激励装置的结构示意图。
[0030]图中标号:1微型振动台；2 “T”型推杆；3振动端支撑薄I吴；4振动端恶、闭气仓；5硬质软管；6桥接端密闭气仓；7抽气孔；8弹性软管；9抽气装置；10桥接端支撑薄膜；11凹形吸附面，12负气压检测仪表、13空气阀门。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0032]如附图所示，本磁共振弹性成像主动吸附式桥接装置主要包括两大部分:振动发生器和主动吸附式桥接机构。
[0033]振动发生器包括微型振动台、振动端密闭气仓和“T”型推杆，微型振动台的顶部与上表面为圆面设计的“T”型推杆2连接，“T”型推杆2上圆面边缘通过与弹性结构支撑端薄膜3与振动端密闭气仓密封连接；从而可以借助薄膜的弹性进行弹性波的传递。
[0034]主动吸附式桥接机构包括桥接端密闭气仓6、凹形吸附面11和抽气装置9，桥接端密闭气仓6通过长硬质软管5与振动端密闭气仓4连通构成密闭气柱，桥接端密闭气仓的底部敞口通过桥接端支撑薄膜10与凹形吸附面11上表面形成密封；桥接端支撑薄膜10具有弹性，既可以使桥接端密闭气仓6—端密闭，又可以借助薄膜的弹性将弹性波传递到凹形吸附腔8上。凹形吸附面的边缘附着与生物组织易于吸附的柔性薄膜，如硅胶薄膜，且凹形吸附面上端同时设有开口，桥接端密闭气仓的侧壁设有抽气孔7，开口通过弹性软管与抽气孔的内接口相连，抽气孔的外接口通过弹性软管依次连接气压表11和微型气缸12的一端开口。抽气装置主体为一微型气缸，在抽取凹形吸附腔8内部空气的同时，并不改变桥接端气仓6的内部气压。通过手柄移动微型气缸的活塞，即可抽取凹形吸附腔8内部的空气。微型气缸的另一端开口连接空气阀门13，抽气过程中，空气阀门13打开，微型气缸的活塞可自如活动。当抽气结束后，关闭空气阀门13，利用气压平衡原理，锁定微型气缸的活塞的位置不变，保持凹形吸附腔8的内部为低气压状态。
[0035]以上实施例中，振动端支撑薄膜和桥接端支撑薄膜均为弹性薄膜，其材质可以为任一种磁共振兼容的单一或者复合塑料薄膜材料，包括但不局限于尼龙、聚酯、镀铝、聚苯烯或者聚乙烯薄膜。
[0036]主动吸附式桥接机构均采用非磁性硬质塑料或者树脂材料制成。
[0037]吸气腔弹性软管8为硅胶管。
[0038]工作原理:
[0039]首先启动抽气装置9，将凹形吸附面11的吸气腔与人体组织之间的接触空间抽为真空，在气压作用下，凹形吸附面11紧紧与人体组织吸附；通过负气压检测仪表12，定量控制压力的大小。
[0040]然后启动并调节微型振动台I前端的信号源和功放，微型振动台I输出预定幅值和频率的机械振动，产生弹性波，推动“T”型推杆2同步振动，“T”型推杆2圆形上表面通过振动端支撑薄膜3对振动端密闭气仓4内的气体进行压缩和拉伸，产生气体振荡。
[0041]振动发生器产生的振荡气流在密闭气柱和桥接端密闭气仓6内运动，传递弹性波；弹性波作用于凹形吸附面11，借助桥接端支撑薄膜10传递弹性波至人体组织表面；在弹性波作用下，组织内部产生质点位移；采用特殊的相差对比成像序列，磁共振成像设备采集一系列波动相位图；根据波动相位图，通过弹性力学逆向求解反演出弹性系数分布图。
[0042] 本发明主动吸附式桥接激励技术建立了激励-响应系统模型,提出主动吸附式桥接方法，由于凹形吸附腔和人体表面已经完全吸附在一起，因此密闭气柱传递的弹性波将完整得输入到人体组织。即:气柱伸长时，对人体组织形成推力，气柱缩短时，对人体组织形成拉力。推力和拉力切换的频率、相位与振动台输出的机械振动一致。从而实现了外源驱动与组织应变之间相位和频率的一致性，弥补了单向激励的问题与不足，协同弹性波驱动与组织应变，提高了弹性波的转化传递效率。在此种弹性波作用下，组织内部产生质点位移，与磁共振平台的采样脉冲同步性更好，降低了波动相位图的混叠效应，提高了弹性系数分布图的重构质量。
【权利要求】
1.一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于，包括振动发生器和主动吸附式桥接机构； 所述振动发生器包括微型振动台、振动端密闭气仓和“T”型推杆，所述“T”型推杆的下端与微型振动台连接，所述“T”型推杆的顶部端面边缘通过振动端支撑薄膜与振动端密闭气仓密封连接； 所述主动吸附式桥接机构包括桥接端密闭气仓、凹形吸附面和抽气装置，所述桥接端密闭气仓通过硬质导管与振动端密闭气仓连通，所述桥接端密闭气仓的底部敞口通过桥接端支撑薄膜与凹形吸附面上表面密封连接；所述抽气装置通过软管连通凹形吸附面所形成的吸气腔。
2.根据权利要求1所述的一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于，振动端支撑薄膜和桥接端支撑薄膜均为弹性薄膜，其材质可以为任一种磁共振兼容的单一或者复合塑料薄膜材料，包括但不局限于尼龙、聚酯、镀铝、聚苯烯或者聚乙烯薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于，所述主动吸附式桥接机构均采用非磁性硬质塑料或者树脂材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于:所述凹形吸附面的边缘附着与生物组织易于吸附的柔性薄膜。
5.根据权利要求4所述的种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于:所述柔性薄膜为硅胶。
6.根据权利要求1所述的一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于:所述凹形吸附面上端设有开口，所述桥接端密闭气仓的侧壁设有抽气孔，所述开口通过软管与抽气孔内接口相连，所述抽气装置通过弹性软管与抽气孔外接口相连。
7.根据权利要求1所述的一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于:连通抽气装置与凹形吸附面所形成的吸气腔的软管上设有负气压检测仪表。
8.根据权利要求1-7中任意一项权利要求所述的一种磁共振弹性成像主动吸附式桥接激励装置，其特征在于:所述吸气腔软管为硅胶管。
【文档编号】A61B5/055GK104000591SQ201410261822
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】李炳南, 周迅, 向馗, 付振峰, 汪萌, 钟凯 申请人:合肥工业大学