CN109938769A - 用于弹性成像设备的振动发生系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于弹性成像设备的振动发生系统及其控制方法。一种用于弹性成像设备的振动发生系统，包括：控制单元；压力源；压力调控单元；和振动传递单元。压力调控单元分别与压力源和振动传递单元流体连通。振动传递单元用于根据作用在其上的压力传递振动。控制单元与压力调控单元耦合。根据本发明，控制单元配置成根据输入的弹性成像条件利用查找表模块获得控制参数，以便对压力调控单元进行控制。本发明还涉及弹性成像设备、控制用于弹性成像设备的振动发生系统的方法、操作弹性成像设备的方法以及相应的计算机可读介质。
Description
技术领域
本发明涉及弹性成像设备以及弹性成像方法，更具体地，涉及用于弹性成像设备的振动发生系统以及用于控制振动发生系统的方法。
背景技术
已知磁共振成像(MRI)为一种医疗影像检测手段，它利用外部磁场来采集和创建身体内部的截面图像。除了骨骼等低含水量器官外，MRI可以提供所有其他器官和组织的准确结构图像，用于检测和评估组织结构和组成的细微变化。例如，MRI可以有效地呈现诸如脑、内脏、血管、肌肉、肌腱、韧带和软骨等软组织的组织解剖结构。另外地，MRI还可以用来检测大脑功能代谢变化、分析组织纤维走向、评估心血管系统的主要功能、形态和结构等。
近来，提出了一种基于磁共振成像的称为磁共振弹性成像(MRE)的新兴影像技术，它可以用来定量检测组织的机械特性。对于MRE，与临床上的触诊类似地，需要将外界应力传递到待检查的组织。由此，MRE通过检测组织在外界应力作用下的变化来检验其机械特性。为此目的，MRE通过例如压力致动的振动发生系统将机械振动传输至目标组织。振动在目标组织内部的表象(如波长、振幅)被记录在MRI的复合信号中，从而形成动态的相位波形图。基于波形图，可以数学重建得出组织结构以及定量的机械特性。通过测量组织在所有空间方向上的形变，MRE可以有效地量化各种机械特性，例如复剪切模量、杨氏模量或压缩模量、以及组织内部存在的方向特异性等。
在弹性成像过程中，需要准确地调控振动发生系统。目前，操作者需要根据被检查对象的个体差异对于振动发生系统进行手动调节。然而，适宜的振动参数在不同的弹性成像条件下受到许多复杂且相互关联变量的影响。这些弹性成像条件例如涉及不同的器官(组织的大小、类型、结构与位置具有差异)、不同的病理状态(同一器官在不同病理状态下的表现具有差异)、不同的被检查对象的身高体重指数(BMI)(振动穿透力具有差异)、不同的振动频率、不同的运动编码梯度(由磁共振设备的梯度线圈产生的对运动物体进行相位编码的磁场梯度，单位为mT/m)等。由此，为了获得高质量的MRE数据以便进行准确的分析，操作者需要具有丰富的实际经验和娴熟的操作技能。然而，这对操作者提出了较高的要求。实际上，操作不当(例如对振动发生系统的不适当的调节)是导致MRE故障和检测失败的重要原因。
发明内容
因此，希望提出用于弹性成像设备的振动发生系统以及用于控制振动发生系统的方法，其能够提供简化的操作，根据弹性成像条件实现标准化的振动，而减少错误的设备参数设定，从而提高对组织弹性分析的准确性，并且同时降低由被检查对象的个体差异带来的偏差。
根据本发明的一些方面，提供了一种用于弹性成像设备的振动发生系统，包括：控制单元；压力源；压力调控单元；和振动传递单元。压力调控单元分别与压力源和振动传递单元流体连通。振动传递单元用于根据作用在其上的压力传递振动。控制单元与压力调控单元耦合。根据本发明，控制单元配置成根据输入的弹性成像条件利用查找表模块获得控制参数，以便对压力调控单元进行控制。
根据本发明的一些实施例，压力调控单元包括压力激励阀，压力激励阀布置在振动传递单元的上游，并且与振动传递单元流体连通。压力激励阀可以在断开位置和操作位置之间运动，其断开和操作位置的切换频率也可以通过控制单元设定。在断开位置中，振动传递单元与压力激励阀上游断开而与周围环境流体连通，在操作位置中，来自压力激励阀上游的压力传递到振动传递单元。这样，通过压力激励阀，可以控制作用在振动传递单元上的压力和振动的频率。
根据本发明的一些实施例，还提供了包括波形发生器，波形发生器与查找表模块和压力激励阀耦合，并且配置成基于通过查找表模块获得的控制参数生成用于压力激励阀的波形信号，以便对压力激励阀进行控制。
根据本发明的一些实施例，压力调控单元还包括压力设定机构，压力设定机构包括压力设定阀，压力设定阀布置在压力源的下游，并且与压力源流体连通。优选地，压力设定阀还布置在压力激励阀的上游，并且与压力激励阀流体连通。这样，通过压力设定阀，可以影响作用在振动传递单元上的压力。例如，当压力源所提供的压力不适于直接通过压力激励阀作用于振动传递单元时，通过压力设定阀，可以调节和设定压力激励阀上游的压力大小。另外地，当需要补偿在MRE技术中可能存在的高振动频率区的振幅衰减时，通过压力设定阀，可以调节和设定压力激励阀上游的带有补偿的压力大小。优选地，查找表模块可以针对特定的弹性成像条件设置补偿。
根据本发明的一些实施例，压力设定机构还包括反馈逻辑单元和传感器。优选地，反馈逻辑单元耦合到压力设定阀。优选地，反馈逻辑单元配置成接收用于压力设定机构的目标输入和来自传感器的反馈。例如，来自传感器的反馈为传感器的感测参数或以其它方式与其对应。优选地，反馈逻辑单元配置成分析目标输入与反馈(例如，比较差异)，以便反馈控制压力设定阀。
根据本发明的一些实施例，还提供了控制模块，控制模块与查找表模块和压力设定机构耦合，并且配置成基于通过查找表模块获得的控制参数生成用于压力设定机构的目标输入，以便对压力设定机构进行控制。优选地，用于压力设定机构的目标输入可以传递至压力设定机构的反馈逻辑单元。
根据本发明的一些实施例，控制模块还配置成进行反馈控制，并且优选地包括集成反馈逻辑单元。集成反馈逻辑单元配置成接收控制参数和实际输出，并且配置成分析控制参数和实际输出(例如，比较差异)，以便获得经调节的用于压力设定机构的目标输入。实际输出可以是来自压力设定机构的传感器的反馈。这样，反馈逻辑单元配置成接收来自压力设定机构的反馈来进行反馈控制。替代地或附加地，实际输出可以是来自附加传感器的反馈。由此，还提供了附加传感器。优选地，附加传感器布置在压力设定机构的下游。优选地，附加传感器布置在压力激励阀的上游。这样，反馈逻辑单元配置成接收来自附加传感器的反馈来进行反馈控制。例如，来自附加传感器的反馈为传感器的感测参数或以其它方式与其对应。
虽然以上描述涉及执行分析和调节控制的反馈逻辑单元，根据本发明的另一些实施例，分析的执行和控制的调节也可以通过实现功能的程序模块实现。然而，这些实现仅仅是示例，并且不旨在限制本发明。
优选地，压力设定机构的传感器和/或附加传感器可以是用于检测压力设定阀的阀位置的位置传感器和/或用于检测压力设定阀所实现的压力的压力传感器和/或用于检测经过压力设定阀的流量的流量传感器，并且压力设定机构的传感器和/或附加传感器可以具有任何适当的数量。
有利地，反馈控制采用比例-积分-微分控制，并且在相应的反馈回路中具有多个传感器(或多种反馈)的情况下，反馈控制是级联的反馈控制。另外，压力设定机构的反馈控制与控制模块的反馈控制的结合也是一种形式的级联的反馈控制。根据本发明的一些实施例，压力调控单元还包括压力缓冲装置。优选地，压力缓冲装置分别与压力设定阀和压力激励阀流体连通。这样，可以缓冲(缓解)由压力激励阀的运动(例如，开启和闭合)而导致的间歇性压力波动。
根据本发明的一些实施例，查找表模块储存有(各种不同的)弹性成像条件与用于压力调控单元的控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)的关联关系。优选地，查找表模块可被包括控制单元或弹性成像设备中。优选地，查找表模块为保存在存储器中的能够被访问的查找表。由此，所述关联关系储存在查找表中并且因此在存储器中。有利地，查找表为可编辑的，以便更新弹性成像条件与控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)的关联关系或添加另外的弹性成像条件与控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)的关联关系。
根据本发明的一些实施例，还提供了用户控制界面，以便进行以下各项中的一项或多项：接收弹性成像条件的输入以供控制单元利用；查询和/或编辑查找表。用户控制界面可被包括控制单元或弹性成像设备中。
根据本发明的一些实施例，波形发生器和/或控制模块可以是控制单元的一部分。换句话说，波形发生器和/或控制模块可被包括在控制单元中。根据本发明的另一些实施，波形发生器和/或控制模块也可被集成在压力调控单元中。
根据本发明的一些实施例，弹性成像条件包括以下各项中的一项或多项：器官类型、病理状态、BMI指数、振动频率、运动编码梯度。例如，器官包括但不限于脑、心脏和腹部器官(诸如肝脏、脾脏、肾、胰腺)。
根据本发明的另一些方面，提供了一种弹性成像设备，包括图像记录装置、以及根据本发明的振动发生系统。
根据本发明的又一些方面，提供了一种控制用于弹性成像设备的振动发生系统的方法，其中，振动发生系统包括控制单元、压力源、压力调控单元和振动传递单元，其中，压力调控单元分别与压力源和振动传递单元流体连通，所述方法包括：接收输入的弹性成像条件；基于输入的弹性成像条件利用查找表模块获得用于压力调控单元的控制参数；利用控制参数对压力调控单元进行控制；振动传递单元将作用在其上的压力转换成振动。
根据本发明的一些实施例，对压力调控单元进行控制包括利用波形发生器对压力激励阀进行控制。优选地，波形发生器基于通过查找表模块获得的控制参数生成用于压力激励阀的波形信号。优选地，对压力激励阀进行控制包括控制压力激励阀的在断开位置和操作位置之间运动的时长、频率和/或模式(例如方波、脉冲波形式等)。
根据本发明的一些实施例，对压力调控单元进行控制包括利用控制模块对压力设定机构进行控制。优选地，控制模块基于通过查找表模块获得的控制参数生成用于压力设定机构的目标输入。优选地，压力设定机构在其自身中进行反馈控制。优选地，控制模块接收来自压力设定机构和/或另外的传感器的实际输出，并且利用实际输出进行反馈控制。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括利用压力缓冲装置进行缓冲。优选地，压力缓冲装置分别与压力激励阀和压力设定阀连通。
根据本发明的再一些方面，提供了一种操作弹性成像设备的方法，包括：输入弹性成像条件；利用根据本发明的控制方法控制振动发生系统；和利用图像记录装置采集图像。
本发明还可以提供一种储存有具有弹性成像条件与振动发生系统的控制参数的关联关系的查找表的实体的非暂时性的计算机可读介质，当储存在计算机可读介质中的或另外的计算机指令由处理器执行时，计算机指令配置成：接收输入的弹性成像条件；基于输入的弹性成像条件访问查找表获得控制参数；利用控制参数对振动发生系统进行控制。
此外，根据本发明的再一些实施例，振动发生系统可能不包括或不使用类似于如上所述的波形发生器和/或压力激励阀的形式的布置。然而，在这样的一些实施例中，也可以利用查找表模块对相应的不同布置进行控制。所述不同布置也可以单独地包括或以适当的组合包括根据本发明的控制模块、压力调控单元和/或缓冲装置及其部件。根据本发明同样地可以对这样的一些实施例进行控制和/或操作。
附图说明
图1示出了根据本发明的一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统。
图2示出了根据本发明的另一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统。
图3示出了根据本发明的再一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统。
图4示出了根据本发明的又一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统。
图5示出了具有显著差异的弹性成像条件的两位病人在相同的振动设置下的肝脏弹性成像图片。
图6示出了身体质量相仿的两位健康志愿者在不同的振动设置下的肾脏弹性成像图片。
具体实施方式
参考附图描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所描绘和描述的实施例；相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。还将理解，本文公开的实施例可以以任何方式和/或组合来组合可以提供许多另外的实施例。
除非另有定义，本公开中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在上述描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。
为了便于说明，在各附图中，相同的附图标记指代相同的模块、单元和/或部件。
现在参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统100。
除了振动发生系统100之外，弹性成像设备通常还包括图像记录装置。图像记录装置通常是公知的，因而未对其详细地描述和示出。
根据图1，振动发生系统100包括控制单元1、压力源2、压力调控单元3和振动传递单元4。压力源2与压力调控单元3流体连通，压力调控单元3和振动传递单元4流体连通。所述流体连通可以通过管路连接来实现。控制单元1和压力调控单元3耦合。例如，耦合可以通过无线连接或有线连接进行。优选地，控制单元1和压力调控单元3通过多极电缆连接。因此，虽然图1的实施例仅示出了控制单元1与压力调控单元3耦合的一条连线，但是本发明不限于此。
如前所述，对于不同的弹性成像条件，需要执行与其相适应的振动(例如振动的频率、幅度和模式(例如方波、脉冲波形式等)振动参数)。然而，适当的振动受到多因素的耦合影响。在此，振动取决于作用在振动传递单元4的压力(例如压力的大小、作用的时长、频率和模式(例如方波、脉冲波形式等)等压力参数)，而压力受到压力调控单元3的调控。压力调控单元3由控制单元1控制。在根据图1的实施例中，控制单元1包括查找表模块12。控制单元1配置成基于弹性成像条件利用查找表模块12对压力调控单元2进行控制，以实现待使用的压力。相应地，振动传递单元4根据作用在其上的压力传递振动。
优选地，压力源2包括压缩空气源。例如，压缩空气源可以包括但不限于储气罐、与压缩机连接的管道等。根据一些实施例，压缩空气源提供工作压力约为4-5巴的压缩空气。特别地，这种压力的压缩空气有利于振动发生系统的操作，并且在常见的MRI检查室所具有。替代地，在另一些实施例中，压力源2还包括负压源，其中，负压例如由真空泵提供。
优选地，振动传递单元4包括瓶状被动运动单元，这通常是可以全身器官通用的。
现在参考图2，图2示出了根据本发明的另一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统100。图2的实施例类似于图1的实施例。
如图2所示，压力调控单元3包括压力激励阀33。压力激励阀33布置在振动传递单元4上游并且与其流体连通，并且配置成可以根据控制在断开位置和操作位置之间以不同的时长、频率和/或模式(例如方波、脉冲波形式等)运动，在断开位置中，振动传递单元与压力激励阀上游断开而与周围环境流体连通，在操作位置中，来自压力激励阀上游的压力传递到振动传递单元。换句话说，根据控制，作用在振动传递单元的压力受到压力激励阀的影响并且随时间改变。
优选地，压力激励阀33是3/2电磁阀。由此，可以对压力激励阀33的阀位置(即，操作位置或断开位置)进行便利地控制。电磁阀包括：入口33.P，其与压力激励阀上游流体连通；出口33.A，其与振动传递单元4流体连通；通风口33.R，其与周围环境流体连通；复位弹簧33.F，其配置成将压力激励阀33朝向断开位置偏压；和致动器33.M，其例如具有绕组，并且配置成通电和断电，以移动压力激励阀的阀位置。在断开位置中，出口33.A与入口33.P流体连通并且与通风口33.R断开，而相反地，在操作位置中，出口33.A与通风口33.R流体连通并且与入口33.P断开。
优选地，电磁阀提供1-100Hz的开关频率。这样，避免了截止的风险，而在相对高的操作频率(例如60-80Hz)下也能稳定地操作。
为了根据控制致动压力调控单元3中的压力激励阀33，需要将来自于控制单元1的控制信号施加到压力激励阀33，例如施加到压力激励阀33的控制端口。为此，控制单元1包括波形发生器11。波形发生器11与查找表模块12和压力激励阀33耦合，并且配置成基于通过查找表模块12获得的控制参数生成波形信号v，作为对压力激励阀33进行控制的控制信号。根据需要，波形信号v可以具有不同的时长、频率、幅度和/或模式(例如方波、脉冲波形式等)。由此，所使用的控制参数可以涉及耦合至波形发生器11的时长参数、频率参数、幅度参数和/或模式参数等。波形信号v将限定压力激励阀33所处的阀位置。结果，压力激励阀的在断开位置和操作位置之间运动的时长、频率和/或模式将受到控制，特别是取决于波形信号v。
现在参考图3，图3示出了根据本发明的再一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统100。图3的实施例类似于图1、2的实施例。
如图3所示，除了压力激励阀33之外，压力调控单元3还包括压力设定机构31。压力设定机构31包括反馈逻辑单元31.L、压力设定阀31.C和传感器31.s。有利地，这些部件位于压力设定机构31内部。压力设定阀31.C布置在压力源2的下游和压力激励阀33的上游，并且与压力源2和压力激励阀33流体连通。借助于压力设定阀31.C，可以调节和设定来自上游压力源2的压力，以便适配成用于振动传递单元4。根据控制，压力设定阀31.C可以例如随时间设定压力以及将压力保持特定的时间段。这对于某些情况是便利的。例如，压力源2所提供的压力可能不适于直接通过压力激励阀33作用于振动传递单元4。又例如，在MRE技术中可能存在高振动频率区的振幅衰减。对此，在现有技术中通常需要进行人工校正，但是实时性、跟踪性较差。结果，高振动频率区的信噪比相对差，增大了组织弹性参数定量计算中的误差，影响诊断的准确性。根据本发明，查找表模块12可以针对特定的弹性成像条件(例如60Hz-80Hz的较高频率)设置补偿。这样，当在设置有补偿的弹性成像条件(例如高振动频率区)下操作时，压力设定机构31被控制成使得将来自于压力源2的压力调节为具有补偿的压力大小(例如增大的压力)，从而实现对振幅的校正，减少振动的衰减。
优选地，反馈逻辑单元31.L配置成接收用于压力设定机构31的目标输入w和来自传感器31.s的实际输出xi。这里，实际输出xi为压力设定机构31的传感器s的感测参数或以其它方式与其对应。优选地，反馈逻辑单元31.L配置成比较目标输入w与实际输出xi的差异，以便调节对压力设定阀的控制。优选地，压力设定阀31.C是比例液压阀。比例液压阀包括：入口31.P，其与压力源2流体连通；出口31.P，其与压力设定阀31.C下游(优选地与压力激励阀33)流体连通；通风口31.R，其与周围环境流体连通；复位弹簧31.F，其配置成将压力设定阀31.C朝向预定位置偏压；和执行器，其用于移动压力设定阀31.C的阀位置。预定位置例如可以是比例液压阀31.C完全断开或完全连通的阀位置，也可以替代地根据需要是中间的任何阀位置。优选地，反馈逻辑单元31.L可以耦合到比例减压阀的执行器，以便控制其阀位置。
为了根据控制致动压力调控单元3中的压力设定机构31，需要将来自于控制单元1的控制信号施加到压力设定机构31，例如施加到压力设定机构31的反馈逻辑单元31.L。为此，控制单元1包括控制模块13。控制模块13与查找表模块12和压力设定机构31耦合，并且配置成基于通过查找表模块12获得的控制参数生成目标输入w，作为对压力设定机构31进行控制的控制信号。根据需要，所使用的控制参数可以涉及耦合至控制模块13的多种变量，例如压力的大小、压力的持续时间、压力的变化曲线等等。目标输入w将限定压力设定阀31.C所处的阀位置。结果，压力设定阀31.C将以受控的方式实现压力设定和/或调节。
如图3所示，控制模块13包括集成反馈逻辑单元13.L以用于进行反馈控制。集成反馈逻辑单元13.L配置成接收控制参数和实际输出x，并且配置成比较控制参数和实际输出x的差异，以便提供经调节的用于压力设定机构3的目标输入w。换句话说，集成反馈逻辑单元13.L配置成基于所接收的实际输出x对压力设定机构31进行反馈控制。在如图3所示的实施例中，压力调控单元3还包括附加传感器s。附加传感器s布置在压力设定机构31的下游，并且布置在压力激励阀33的上游。这样，实际输出x为传感器s的感测参数或以其它方式与其对应。在未示出的其它实施例中，实际输出x也可能对应于压力设定机构31中的实际输出xi。
例如，当反馈控制涉及压力设定阀31.C输出的实际压力时，压力设定机构31通过反馈逻辑单元31.L反馈控制压力设定阀31.C，而控制模块13的集成反馈逻辑单元13.L比较预期压力和实际压力的差异，以便决定是增压或减压，随后经反馈调节的目标输入w将被发送至压力设定机构31的反馈逻辑单元31.L。在压力调控的过程中，经由压力设定机构31的反馈逻辑单元31.L的内部回路在反应速度上可能比经由控制模块13的集成反馈逻辑单元13.L的外部回路更快，但是外部回路将在经由内部回路调节过的压力上再进行更精准的调节，保证了输出和目标压力一致的准确性。这里，压力设定机构31的反馈控制与控制模块13的反馈控制的结合形成了一种形式的级联的反馈控制，即包括压力设定机构3的内部回路和控制模块13的外部回路。这两个回路将在整体的反馈回路中形成双环互连的形式。便利地，压力设定机构31的反馈控制和/或控制模块13的反馈控制可以采用比例-积分-微分(PID)控制。级联的优选为PID的反馈控制具有良好的动态性能，适应于快速变化的工作条件。例如，传感器s、31.s可以是用于检测压力设定阀所实现的压力的压力传感器和/或用于检测压力设定阀31.C的阀位置的位置传感器和/或用于检测经过压力设定阀31.C的流量的流量传感器等。
由此，控制单元1经由压力设定机构31对作用在振动传递单元4上的压力进行自动、精确和可重复的连续调制控制。
现在参考图4，图4示出了根据本发明的又一些实施例的用于弹性成像设备的振动发生系统100。图4的实施例类似于图1、2、3的实施例。
如图4所示，除了压力设定机构31、压力激励阀33之外，压力调控单元3还包括压力缓冲装置32。压力缓冲装置32分别与(压力设定机构31的)压力设定阀31.C和与压力激励阀33流体连通。压力缓冲装置32的设置是有利的，这是因为当压力激励阀33在其阀位置之间运动时，可能引起管线中的间歇性的压力波动，这不利于对振动传递单元4的准确控制。优选地，压力缓冲装置32是小体积的空气储存器，用于缓冲(缓解)上述的压力波动。在未示出的实施例中，当压力调控单元3不包括压力设定机构31时，压力缓冲装置32例如可以直接在上游与压力源2连通，重要的是对压力激励阀33(或其他可能的激励器件)所引起的压力波动进行缓冲(缓解)。
在图1-4所示的实施例中，查找表模块12被包括控制单元1中。根据未示出的另一些实施例，查找表模块12也可被包括在弹性成像设备中。优选地，查找表模块12为保存在存储器中的能够被访问的查找表。这样，存储器可以是控制单元1的存储器，替代地，也可以是弹性成像设备的储存器或其他适当的储存器。
查找表可以具有弹性成像条件与控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)的函数关系。替代地，查找表可以仅具有弹性成像条件与控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)的离散数据集。优选地，相应的控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)先前已经根据优化的弹性成像结果确定。也就是说，查找表模块12本身已经储存有多种不同的弹性成像条件与控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)的关联关系。即，利用查找表模块12，对于给定的弹性成像条件，将获得用于压力调控单元3的控制参数(优选地，以及压力参数并且因此振动参数)。在上述离散数据集的情况下，可以通过合理地外推或插值获得尚未具有的关联关系。
有利地，查找表是可编辑的，以便更新已具有的关联关系，或添加新的关联关系。例如，可以设置弹性成像条件中的已有变量的另外的取值范围，或可以设置作为弹性成像条件的新变量。
优选地，还可以提供用户控制界面。根据一些实施例，用户控制界面可被包括控制单元1中。根据另一些实施例，用户控制界面也可被包括在弹性成像设备中。经由用户控制界面，操作者可以输入弹性成像条件以供控制单元1使用。另外，操作者还可以通过用户控制界面查询和/或编辑查找表。
在图2-4所示的实施例中，波形发生器11、控制模块13被描述为控制单元1的一部分。根据未示出的另一些实施例，波形发生器11和/或控制模块13也可被集成在压力调控单元3中，或以其他方式设置。
以下描述根据一些实施例的振动发生系统的操作。
根据本发明的一些实施例，控制单元1接收输入的弹性成像条件，基于输入的弹性成像条件利用查找表模块12获得用于压力调控单元3的控制参数,利用控制参数对压力调控单元3进行控制，并且振动传递单元4根据作用在其上的压力传递振动。如前所述，振动将耦合至目标组织。
优选地，弹性成像条件的输入可以由操作者利用所提供的用户控制界面进行。这样，操作者仅需要简单地将变量(例如，目标器官、BMI指数等、振动频率、运动编码梯度等)提供给用户控制界面以供控制单元1使用。控制单元1将根据所提供的变量通过查找表模块12对压力调控单元3进行适当地控制。
优选地，对压力调控单元3进行控制包括利用波形发生器11对压力激励阀33进行控制。压力激励阀33在断开位置和操作位置之间运动，由此振动传递单元4相应地接受来自压力调控单元3的压力的激励。
优选地，对压力调控单元3进行控制包括利用控制模块13对压力设定机构31进行控制。优选地，压力设定机构在其自身中进行反馈控制。优选地，控制模块13还对压力设定机构31进行反馈控制，以便准确地设定和调节压力。
优选地，还利用压力缓冲装置32(其介于压力激励阀33和压力设定阀31.C之间)进行缓冲。
虽然以上文的顺序描述了各模块、单元和/或部件的操作，但是操作不限于此，例如不必须按上述文字描述的顺序进行，而是在适当的情况下可以以其他顺序进行，甚至可以同时地或交织地进行。
当根据本发明的振动发生系统被包括在弹性成像设备中时，操作包括如上所述地操作振动发生系统，并且还包括利用弹性成像设备、特别是利用图像记录装置采集图像。
根据未示出的再一些实施例，振动发生系统可能不包括或不使用如上所述的波形发生器11和压力激励阀33，而是采用其它形式的布置。然而，在这样的一些实施例中，也可以应用本发明的广泛的发明构思。
以下给出两组弹性成像图片的对比示例，其中图5示出了具有显著差异的弹性成像条件的两位病人在相同的振动设置下的肝脏弹性成像图片，图6示出了身体质量(BMI指数)相仿的两位健康志愿者在不同的振动设置下的肾脏弹性成像图片。
如图5、6分别所示，第一列示出了MRI的T2w(T2加权图),第二列示出了MRE波形图，第三列示出了弹性图。
参考图5，由于病人的BMI指数的显著差异(病人1的BMI：17.3，病人2的BMI：33.9)，若将适合病人1使用的振动幅度设置参数(一个前置振动单元，压力0.2bar；两个后置振动单元，压力0.3bar)直接用于病人2，会引起振动衰减和穿透不足(特别参见MRE波形图中箭头所示的白色虚线区域)。振动穿透不足最终导致在重建的波形图里，只有肝脏边缘区域能获得可供分析的弹性数据，而振动未穿透区域则无法重建出此病人肝脏的真实弹性值(特别参见弹性图中箭头所示的白色虚线区域)。
参考图6，两位健康志愿者身体质量相仿，第一位健康志愿者的弹性成像检测使用了标准的肾脏MRE振动幅度设置参数(两个后置振动单元，压力0.4bar)，获得了标准的弹性图，肾脏的结构(皮质和椎体)都清晰可见。第二位健康志愿者的弹性成像检测使用了错误的肾脏MRE振动幅度设置参数(两个后置振动单元，压力0.2bar)，MRE波形图反映出相对较弱的振动幅度，在弹性图中肾脏结构模糊，重建的肾脏弹性值过低，不符合健康肾脏的标准参考值。
可见，不适当的振动将会对MRE波形图以及弹性图造成不利的影响。
由此，例如当使用根据本发明的振动发生系统100时，对于第一弹性成像条件(例如，器官：肝脏；状态：患病；BMI指数：17.3)，查找表模块12将具有适宜的相关联的控制参数(例如，压力设定：一个前置振动单元0.2bar，两个后置振动单元0.3bar)。例如，当第二弹性成像条件与第一弹性成像条件不同(例如，BMI指数更大)时，查找表模块12中所关联的控制参数(例如，压力设定)将相应地不同。类似地，对于第三弹性成像条件(例如，器官：肾脏；状态：健康；BMI指数：18.5-23.9(常见的正常范围))，查找表模块12将具有适宜的相关联的控制参数(例如，压力设定：两个后置振动单元0.4bar)。需要说明的是，这里使用的第一、第二、第三只是为了便于区分一种弹性成像条件与另一种弹性成像条件，而不旨在限定特定的顺序。
此外，以上对比示例以及查找表模块12的示例仅仅是用于说明的简单示例。在实际应用中，如开头所述，将涉及更多、更复杂的相互耦合的弹性成像条件。在这种情况下，适当振动的便利、准确的获得将会是MRE技术的重要因素。有利地，根据本发明(特别是结合查找表模块12)，有助于建立不依赖于MRI设备和制造商的独立的标准化的振动控制机制，这特别地适用于多中心研究。
以上是对本发明的说明，而不应被解释为对本发明的限制。虽然已经描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员将容易地理解，在不实质上脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，在示例性实施例中可以进行许多修改。因此，所有这些修改旨在被包括在如权利要求中所限定的本发明的范围内。本发明由所附权利要求限定，其中包括权利要求的等同形式。
Claims (20)
1.一种用于弹性成像设备的振动发生系统，包括：
控制单元；
压力源；
压力调控单元；和
振动传递单元；
其中，压力调控单元分别与压力源和振动传递单元流体连通；
其中，振动传递单元用于根据作用在其上的压力传递振动；
其中，控制单元与压力调控单元耦合，
其特征在于，控制单元配置成根据输入的弹性成像条件利用查找表模块获得控制参数，以便对压力调控单元进行控制。
2.根据权利要求1所述的振动发生系统，其中，压力调控单元包括压力设定机构，压力设定机构包括压力设定阀，压力设定阀布置在压力源的下游，并且与压力源流体连通。
3.根据权利要求2所述的振动发生系统，其中，还提供了控制模块，控制模块与查找表模块和压力设定机构耦合，并且配置成基于通过查找表模块获得的控制参数生成用于压力设定机构的目标输入，以便对压力设定机构进行控制。
4.根据权利要求3所述的振动发生系统，其中，压力设定机构还包括反馈逻辑单元和传感器，其中，反馈逻辑单元耦合到压力设定阀，并且配置成接收和分析用于压力设定机构的目标输入和来自传感器的反馈，以便反馈控制压力设定阀。
5.根据权利要求3或4所述的振动发生系统，其中，控制模块包括集成反馈逻辑单元以用于反馈控制，集成反馈逻辑单元配置成接收和分析控制参数和实际输出，以便获得经调节的用于压力设定机构的目标输入。
6.根据权利要求5所述的振动发生系统，其中，实际输出是来自压力设定机构的传感器的反馈，和/或，实际输出是来自布置在压力设定机构的下游的附加传感器的反馈。
7.根据权利要求1所述的振动发生系统，其中，压力调控单元包括压力缓冲装置。
8.根据权利要求1所述的振动发生系统，其中，查找表模块储存有各种不同的弹性成像条件与用于压力调控单元的控制参数的关联关系。
9.根据权利要求1所述的振动发生系统，其中，查找表模块被包括控制单元或弹性成像设备中。
10.根据权利要求1所述的振动发生系统，其中，查找表模块为保存在存储器中的能够被访问的查找表。
11.根据权利要求1所述的振动发生系统，其中，弹性成像条件包括以下各项中的一项或多项：器官类型、病理状态、BMI指数、振动频率、运动编码梯度。
12.一种弹性成像设备，包括图像记录装置、以及根据权利要求1-11中任一项所述的振动发生系统。
13.一种控制用于弹性成像设备的振动发生系统的方法，其中，振动发生系统包括控制单元、压力源、压力调控单元和振动传递单元，其中，压力调控单元分别与压力源和振动传递单元流体连通，所述方法包括：
接收输入的弹性成像条件；
基于输入的弹性成像条件利用查找表模块获得用于压力调控单元的控制参数；
利用控制参数对压力调控单元进行控制；
振动传递单元根据作用在其上的压力传递振动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，对压力调控单元进行控制包括利用控制模块对压力设定机构进行控制，其中，控制模块基于通过查找表模块获得的控制参数生成用于压力设定机构的目标输入。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，压力设定机构在其自身中进行反馈控制。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，控制模块还接收来自压力设定机构和/或另外的传感器的实际输出，并且利用实际输出进行反馈控制。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，反馈控制采用比例-积分-微分控制和/或是级联的反馈控制。
18.根据权利要求13所述的方法，还包括利用压力缓冲装置进行缓冲。
19.一种操作弹性成像设备的方法，包括：输入弹性成像条件；利用根据权利要求11-18中任一项所述的方法控制振动发生系统；和利用图像记录装置采集图像。
20.一种储存有具有弹性成像条件与振动发生系统的控制参数的关联关系的查找表的实体的非暂时性的计算机可读介质，当储存在计算机可读介质中的或另外的计算机指令由处理器执行时，计算机指令配置成：接收输入的弹性成像条件；基于输入的弹性成像条件访问查找表获得控制参数；利用控制参数对振动发生系统进行控制。
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