CN106443531B - 一种复合式降噪装置和实施复合降噪的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合式降噪装置和实施复合降噪的方法，用于放置磁共振成像系统的屏蔽间内，复合式降噪装置包括被动降噪装置和主动降噪装置，并且通过复合式降噪装置来实施复合降噪的方法，为通过主动降噪装置实时的探测屏蔽间内的噪声信号，并且通过内部的对比、分析，产生与该设备噪声信号具有相反相位的降噪模拟信号，来抵消或减弱噪声信号。使患者在做核磁共振检查时大大降低恐惧感，并同时保护患者的听力。
Description
技术领域
本发明属于磁共振成像系统安全防护领域，具体涉及一种复合式降噪装置和实施复合降噪的方法。
背景技术
磁共振成像是利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，据此可以绘制成物体内部的结构图像，将这种技术用于人体内部结构的成像，就产生出一种革命性的医学诊断工具。快速变化的梯度磁场的应用，大大加快了磁共振成像的速度，使该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。
在磁共振检查中，梯度线圈可以完成对成像对象的空间定位。由于梯度线圈本身处于强磁场中，通电后即会受到洛伦兹力的作用，而磁共振的成像过程需要梯度线圈中的电流不断的快速切换，便会引起梯度线圈的反复振动，从而产生噪声。
磁共振成像系统所产生的噪声不仅影响正常人的情绪，而且还容易对患者造成恐惧、烦躁的心理，身体更容易产生移动，进而影响检查结果。
发明内容
本发明旨在提供一种简单、高效的磁共振复合式降噪装置，能有效抵消和减弱梯度线圈反复振动产生的噪声，减轻患者的恐惧感，保护患者的听力。
一种复合式降噪装置，固定安装于放置磁共振成像系统的屏蔽间内，包括被动降噪装置和主动降噪装置，其中，被动降噪装置由设置在屏蔽间墙体表面和设置在磁共振成像系统主体表面的吸波材料组成；所述主动降噪装置包括主动降噪装置本体和主动降噪装置辅助设备，所述主动降噪装置本体包括信号预保留模块、噪声分析模块及降噪信号处理模块，所述信号预保留模块、噪声分析模块及降噪信号处理模块之间电连接，所述主动降噪装置辅助设备包括降噪控制模块、噪声探测模块和降噪信号发射模块，所述降噪控制模块、噪声探测模块和降噪信号发射模块之间电连接，所述主动降噪装置本体与主动降噪装置辅助设备之间电连接，其中：
所述降噪控制模块设置于所述磁共振成像系统的扫描系统中，用于控制所述噪声探测模块的运行；
所述噪声探测模块包括多个麦克风，贴附于所述磁共振成像系统的主体表面，用于在磁共振成像系统工作期间实时探测、采集屏蔽间内出现的噪声，并进行处理成为噪声信号，并将处理后的噪声信号发送到所述噪声分析模块和所述信号预保留模块；
所述信号预保留模块用于在磁共振成像系统工作前，预先采集并识别所述屏蔽间内的噪声，将其中具有固定频率特征的噪声转变为固定频率特征的噪声信号并保存到信号预保留模块中的存储单元，同时接收来自所述噪声探测模块发送来的噪声信号，对比预先保存的噪声信号，识别出固定频率特征的噪声信号，并筛选固定频率特征噪声信号中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号，并将设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，同时还可以保留固定频率特征噪声信号中的非设备噪声信号，并当对比了存储单元中预先保存的噪声信号后，出现了未保存的具有固定频率特征的噪声信号，信号预保留模块发出再采集提示；
所述噪声分析模块用于接收来自所述噪声探测模块发送来的噪声信号，并提取信号预保留模块中预先保存的噪声信号，区分出非固定频率特征噪声信号，并且筛选出非固定频率特征噪声信号中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号，并能将设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，并保留非固定频率特征噪声信号中的非设备噪声信号；
所述降噪信号处理模块接收噪声预保留模块和噪声分析模块传送来的设备噪声信号，进行合成处理为降噪数字信号，并将合成处理好的降噪数字信号进行放大并数模转换为降噪模拟信号，产生与设备噪声信号具有相反相位的降噪模拟信号；
所述降噪信号发射模块，采用多个降噪喇叭或发声器，贴附于磁共振成像系统主体表面或屏蔽间墙体四周，用于将具有相反相位的降噪模拟信号发射到屏蔽间内。
进一步的，所述降噪信号处理模块包括噪声合成元件、数模转换元件和降噪信号放大元件，所述噪声合成元件与数模转换元件、降噪信号放大元件电连接，其中：
所述噪声合成元件用于将来自噪声预保留模块和噪声分析模块处理后得到的设备噪声信号合成处理为降噪数字信号；
所述数模转换元件用于将合成后的降噪数字信号转换为降噪模拟信号；
所述降噪信号放大元件用于将合成后的降噪信号进行信号放大处理。
进一步的，所述噪声合成元件合成处理后的降噪数字信号先通过降噪信号放大元件再通过数模转换元件。
进一步的，所述噪声合成元件合成处理后的降噪数字信号先通过数模转换元件再通过降噪信号放大元件。
进一步的，所述主动降噪装置本体设置于屏蔽间内的对门墙上，所述磁共振成像系统放置于屏蔽间内的对门墙附近。
优选的，所述吸波材料为硅胶或消音棉。
进一步的，所述主动降噪装置内还含有供电接口，与屏蔽间内的电源连接。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种实施复合降噪的方法，适用于上述复合式降噪装置，包括如下步骤：
A. 当磁共振成像系统中扫描系统启动后，噪声控制模块控制噪声探测模块开始实时探测并采集屏蔽间内出现的噪声，采集到的噪声进行模数转换为噪声信号，并将处理后的噪声信号同时发送到噪声分析模块和信号预保留模块；
B. 噪声分析模块接收来自噪声探测模块传递来的噪声信号，并提取信号预保留模块中预先采集、保存的固定频率特征的噪声信号区分出非固定频率特征噪声信号，并且筛选出非固定频率特征噪声中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号，与此同时，噪声预保留单元接受来自噪声探测模块传递来的噪声信号，对比预先保存的噪声信号，识别固定频率特征噪声信号，并筛选出固定频率特征噪声中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号；
C. 噪声分析模块将非固定频率特征噪声中的非设备噪声信号进行保留，并将非固定频率特征的设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，与此同时，信号预保留模块将固定频率特征的设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，并保留固定频率特征噪声中的非设备噪声信号；
D. 降噪信号处理模块接收来自噪声预保留模块和噪声分析模块处理后得到的设备噪声信号，并进行合成处理，产生与设备噪声信号具有相反相位的降噪数字信号，并将合成处理好的降噪数字信号进行放大并数模转换为降噪模拟信号，之后将该降噪模拟信号发送到降噪信号发射模块；
E. 降噪信号发射模块接收来自降噪信号处理模块处理好的降噪模拟信号，并将其发射到屏蔽间内，与设备噪声信号相互叠加，抵消或减弱屏蔽间内的噪声。
进一步的，所述步骤C中，若在对比了存储单元中预先保存的固定频率特征的噪声信号后，出现未保存的具有固定频率特征的噪声信号，信号预保留模块将发出再采集提示，在磁共振成像系统工作结束后，重新采集磁共振屏蔽间内的具有固定频率特征的噪声，以应对磁共振成像系统更新或更换新的磁共振成像系统等其他外部原因出现的固定频率特征的噪声的变化。
进一步的，所述步骤D中，将降噪信号进行放大转换为降噪模拟信号为先放大合成处理后的降噪数字信号再转化为降噪模拟信号。
进一步的，所述步骤D中，将降噪信号进行放大转换为降噪模拟信号为先将合成处理后的降噪数字信号转换为降噪模拟信号再进行放大处理。
本发明的优点是：
1．本发明利用主动降噪装置和被动降噪装置相结合的方式来抵消或减弱磁共振成像系统产生的噪音，达到更好的抵消或减弱效果；
2. 本发明可以适用于不同的环境，对不同频率的噪声都有抵消或减弱的效果，且具有再学习功能，能不断增加新的样本；
3. 本发明中磁共振复合式降噪装置由于内部预先存储了大量的噪声信号，因此在遇到相同频率的噪声信号时，可以快速的抵消或减弱该噪声，达到高效且有效的目的。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为信号预保留模块工作流程框图；
图3为降噪装置的连接框图。
其中：1、屏蔽间；2、磁共振成像系统主体表面；3、主动降噪装置本体；4、噪声探测模块； 5、降噪信号发射模块。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1-3所示，一种复合式降噪装置，固定安装于放置磁共振成像系统的屏蔽间内，其特征在于，包括被动降噪装置和主动降噪装置，其中，被动降噪装置由设置在屏蔽间墙体表面和设置在磁共振成像系统主体表面的吸波材料组成(图中为画出)；主动降噪装置包括主动噪装置本体和主动降噪装置辅助设备，所述主动降噪装置本体包括信号预保留模块、噪声分析模块及降噪信号处理模块，所述信号预保留模块、噪声分析模块及降噪信号处理模块之间电连接，所述主动降噪装置辅助设备包括降噪控制模块、噪声探测模块和降噪信号发射模块，所述降噪控制模块、噪声探测模块和降噪信号发射模块之间电连接，所述主动降噪装置本体与主动降噪装置辅助设备之间电连接。
在本实施例中，降噪控制模块用于控制主动降噪装置中噪声探测模块的运行，设置于所述磁共振成像系统的扫描软件中，保证其仅在扫描期间启动。
在本实施例中，噪声探测模块包括多个麦克风，贴附于所述磁共振成像系统的主体表面，用于探测屏蔽间内是否出现噪声，并采集其噪声，进行模数转换；将处理后的噪声发送到信号预保留模块和噪声分析模块。
在本实施例中，信号预保留模块，包括接收单元、发送单元、采集单元、存储单元、识别单元、对比单元、提示单元、筛选单元以及保留单元，在磁共振设备工作前，预先采集磁共振屏蔽间内的噪声，并将具有固定频率特征的噪声信号保存到信号预保留模块；
信号预保留模块在磁共振设备开始工作时，接收来自噪声探测模块处理后的噪声信号，对比存储模块中预先保留的固定频率特征的噪声信号，识别固定频率特征噪声信号，并区分其固定频率特征噪声，将固定频率特征的设备噪声信号发送到降噪信号处理模块，保留固定频率特征噪声中的非设备噪声信号；
若在对比存储模块中预先保留的信号时，出现未保存的具有固定频率特征的噪声，信号预保留模块将发出再采集提示，在设备工作结束后，重新采集磁共振屏蔽间内的具有固定频率特征的噪声，以应对设备更新或更换新的设备等其他外部原因出现的固定频率特征噪声的变化。
在本实施例中，噪声分析模块，包括接收单元、发送单元、提取单元、分析单元、对比单元、筛选单元以及保留单元，用于接收来自噪声探测模块采集并处理后的噪声，并根据信号预保留模块预先采集、保存的固定频率特征的噪声区分出非固定频率特征噪声，分析其非固定频率特征噪声，区分非固定频率特征噪声，保留非固定频率特征噪声中的非噪声特征的声音，将非固定频率特征的设备噪声发送到降噪信号处理模块。
在本实施中，降噪信号处理模块，接收来自噪声预保留模块和噪声分析模块处理后得到的设备噪声，并进行合成处理，并将合成处理好的降噪信号进行放大并数模转换为降噪模拟信号，产生与设备噪声信号具有相反相位的降噪模拟信号；
降噪信号处理模块包括噪声合成元件、数模转换元件和降噪信号放大元件，噪声合成元件与数模转换元件、降噪信号放大元件相连，用于合成、处理噪声预保留模块和噪声分析模块发送的处理后的设备噪声，其中：
噪声合成元件，用于将来自噪声预保留模块和噪声分析模块处理后得到的设备噪声进行合成处理；
数模转换元件，用于将合成后的降噪数字信号转换为降噪模拟信号；
降噪信号放大元件，用于将合成后的降噪信号进行信号放大处理。
在本实施例中，先对合成处理后的降噪数字信号进行信号放大处理再进行数模转换为降噪模拟信号，或先将其合成处理后的降噪数字信号先进行数模转换为降噪模拟信号再进行信号放大处理。
在本实施例中，降噪信号发射模块，采用多个降噪喇叭或发声器，贴附于磁共振成像系统主体表面或屏蔽间墙体四周，用于将处理好的降噪模拟信号发射到屏蔽间内，使反相声波与噪声源产生的噪声相互叠加，抵消或减弱其噪声。
在本实施例中，主动降噪装置内含有供电接口，与屏蔽间内的电源连接。
在本实施例中，所述主动降噪装置本体设置于屏蔽间内的对门墙上，所述磁共振成像系统放置于屏蔽间内的对门墙附近。
在本实施例中，所述吸波材料为硅胶或消音棉。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种实施复合降噪的方法，适用于上述复合式降噪装置，包括如下步骤：
A. 当磁共振成像系统中扫描系统启动后，噪声控制模块控制噪声探测模块开始实时探测并采集屏蔽间内出现的噪声，采集到噪声信号后进行模数转换，并将处理后的噪声信号同时发送到噪声分析模块和信号预保留模块；
B. 噪声分析模块接收来自噪声探测模块传递来的噪声信号，并调取信号预保留模块预先采集、保存的固定频率特征的噪声信号区分出非固定频率特征噪声，与此同时，噪声预保留单元接受来自噪声探测模块传递来的噪声信号，对比预先保存的噪声信号，识别固定频率特征噪声；
C.噪声分析模块将非固定频率特征噪声中的非噪声特征的声音进行保留，并将非固定频率特征的设备噪声发送到降噪信号处理模块，与此同时，信号预保留模块将固定频率特征的设备噪声发送到降噪信号处理模块，并保留固定频率特征噪声中的非噪声特征的声音；
D. 降噪信号处理模块接收来自噪声预保留模块和噪声分析模块处理后得到的设备噪声，并进行合成处理，产生与设备噪声具有相反相位的降噪数字信号，并将合成处理好的降噪信号进行放大并数模转换为降噪模拟信号，之后将该降噪模拟信号发送到降噪信号发射模块；
E.降噪信号发射模块接收来自降噪信号处理模块处理好的降噪模拟信号，并其发射到屏蔽间内，使反相声波与噪声源产生的噪声相互叠加，抵消或减弱其噪声。
在本实施例中，所述噪声源为磁共振成像系统中梯度线圈，所述设备噪声信号为磁共振成像系统中梯度线圈产生的噪声信号。
在本实施例中，所述步骤C中，若在对比了存储单元中预先保留的信号后，出现未保存的具有固定频率特征的噪声，信号预保留模块将发出再采集提示，在设备工作结束后，重新采集磁共振屏蔽间内的具有固定频率特征的噪声，以应对设备更新或更换新的设备等其他外部原因出现的固定频率特征噪声的变化。
在本实施例中，所述步骤D中，将降噪信号进行放大转换为降噪模拟信号为先放大合成处理后的降噪数字信号再转化为降噪模拟信号
在本实施例中，所述步骤D中，将降噪信号进行放大转换为降噪模拟信号为先将合成处理后的降噪数字信号转换为降噪模拟信号再进行放大处理。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种复合式降噪装置，固定安装于放置磁共振成像系统的屏蔽间内，其特征在于，包括被动降噪装置和主动降噪装置，其中，被动降噪装置由设置在屏蔽间墙体表面和设置在磁共振成像系统主体表面的吸波材料组成；所述主动降噪装置包括主动降噪装置本体和主动降噪装置辅助设备，所述主动降噪装置本体包括信号预保留模块、噪声分析模块及降噪信号处理模块，所述信号预保留模块、噪声分析模块及降噪信号处理模块之间电连接，所述主动降噪装置辅助设备包括降噪控制模块、噪声探测模块和降噪信号发射模块，所述降噪控制模块、噪声探测模块和降噪信号发射模块之间电连接，所述主动降噪装置本体与主动降噪装置辅助设备之间电连接，其中：
所述降噪控制模块设置于所述磁共振成像系统的扫描系统中，用于控制所述噪声探测模块的运行；
所述噪声探测模块包括多个麦克风，贴附于所述磁共振成像系统的主体表面，用于在磁共振成像系统工作期间实时探测、采集屏蔽间内出现的噪声，并进行处理成为噪声信号，并将处理后的噪声信号发送到所述噪声分析模块和所述信号预保留模块；
所述信号预保留模块用于在磁共振成像系统工作前，预先采集并识别所述屏蔽间内的噪声，将其中具有固定频率特征的噪声转变为固定频率特征的噪声信号并保存到信号预保留模块中的存储单元，同时接收来自所述噪声探测模块发送来的噪声信号，对比预先保存的噪声信号，识别出固定频率特征的噪声信号，并筛选固定频率特征噪声信号中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号，并将设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，同时还可以保留固定频率特征噪声信号中的非设备噪声信号，并当对比了存储单元中预先保存的噪声信号后，出现了未保存的具有固定频率特征的噪声信号，信号预保留模块发出再采集提示；
所述噪声分析模块用于接收来自所述噪声探测模块发送来的噪声信号，并提取信号预保留模块中预先保存的噪声信号，区分出非固定频率特征噪声信号，并且筛选出非固定频率特征噪声信号中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号，并能将设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，并保留非固定频率特征噪声信号中的非设备噪声信号；
所述降噪信号处理模块接收噪声预保留模块和噪声分析模块传送来的设备噪声信号，进行合成处理为降噪数字信号，并将合成处理好的降噪数字信号进行放大并数模转换为降噪模拟信号，产生与设备噪声信号具有相反相位的降噪模拟信号；
所述降噪信号发射模块，采用多个降噪喇叭或发声器，贴附于磁共振成像系统主体表面或屏蔽间墙体四周，用于将具有相反相位的降噪模拟信号发射到屏蔽间内。
2.根据权利要求1所述的一种复合式降噪装置，其特征在于：所述降噪信号处理模块包括噪声合成元件、数模转换元件和降噪信号放大元件，所述噪声合成元件与数模转换元件、降噪信号放大元件电连接，其中：
所述噪声合成元件用于将来自噪声预保留模块和噪声分析模块处理后得到的设备噪声信号合成处理为降噪数字信号；
所述数模转换元件用于将合成后的降噪数字信号转换为降噪模拟信号；
所述降噪信号放大元件用于将合成后的降噪信号进行信号放大处理。
3.根据权利要求2所述的一种复合式降噪装置，其特征在于：所述噪声合成元件合成处理后的降噪数字信号先通过降噪信号放大元件再通过数模转换元件。
4.根据权利要求2所述的一种复合式降噪装置，其特征在于：所述噪声合成元件合成处理后的降噪数字信号先通过数模转换元件再通过降噪信号放大元件。
5.根据权利要求1所述的一种复合式降噪装置，其特征在于：所述主动降噪装置内还含有供电接口，与屏蔽间内的电源连接。
6.一种使用如权利要求1-5中任意一项所述的复合式降噪装置实施复合降噪的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A. 当磁共振成像系统中扫描系统启动后，噪声控制模块控制噪声探测模块开始实时探测并采集屏蔽间内出现的噪声，采集到的噪声进行模数转换为噪声信号，并将处理后的噪声信号同时发送到噪声分析模块和信号预保留模块；
B. 噪声分析模块接收来自噪声探测模块传递来的噪声信号，并提取信号预保留模块中预先采集、保存的固定频率特征的噪声信号区分出非固定频率特征噪声信号，并且筛选出非固定频率特征噪声中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号，与此同时，噪声预保留单元接受来自噪声探测模块传递来的噪声信号，对比预先保存的噪声信号，识别固定频率特征噪声信号，并筛选出固定频率特征噪声中由磁共振成像系统产生的设备噪声信号；
C. 噪声分析模块将非固定频率特征噪声中的非设备噪声信号进行保留，并将非固定频率特征的设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，与此同时，信号预保留模块将固定频率特征的设备噪声信号传送到降噪信号处理模块，并保留固定频率特征噪声中的非设备噪声信号；
D. 降噪信号处理模块接收来自噪声预保留模块和噪声分析模块处理后得到的设备噪声信号，并进行合成处理，产生与设备噪声信号具有相反相位的降噪数字信号，并将合成处理好的降噪数字信号进行放大并数模转换为降噪模拟信号，之后将该降噪模拟信号发送到降噪信号发射模块；
E. 降噪信号发射模块接收来自降噪信号处理模块处理好的降噪模拟信号，并将其发射到屏蔽间内，与设备噪声信号相互叠加，抵消或减弱屏蔽间内的噪声。
7.根据权利要求6述的实施复合降噪的方法，其特征在于：所述步骤C中，若在对比了存储单元中预先保存的固定频率特征的噪声信号后，出现未保存的具有固定频率特征的噪声信号，信号预保留模块将发出再采集提示，在磁共振成像系统工作结束后，重新采集磁共振屏蔽间内的具有固定频率特征的噪声，以应对磁共振成像系统更新或更换新的磁共振成像系统等其他外部原因出现的固定频率特征噪声的变化。
8.根据权利要求6述的实施复合降噪的方法，其特征在于：所述步骤D中，将降噪信号进行放大转换为降噪模拟信号为先放大合成处理后的降噪数字信号再转化为降噪模拟信号。
9.根据权利要求6述的实施复合降噪的方法，其特征在于：所述步骤D中，将降噪信号进行放大转换为降噪模拟信号为先将合成处理后的降噪数字信号转换为降噪模拟信号再进行放大处理。
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