CN110090020A - 一种乳腺磁共振弹性成像激励装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种乳腺磁共振弹性成像激励装置和系统，包括主动激励、传输通道和被动激励；所述主动激励用于产生振动；所述传输通道用于将所述振动传输至所述被动激励；所述被动激励置于乳腺线圈上并与人体胸骨部位接触，用于将所述振动传输至乳腺组织，以使在所述乳腺组织内部产生剪切波。由于被动激励可以置于乳腺线圈上并通过与人体胸骨部位接触将振动传输至乳腺组织，因此，被动激励可以实现与不同乳腺线圈的完全匹配；并且，由于被动激励与乳腺组织并非直接接触，因此，可以避免被动激励对乳腺组织弹性测量造成影响，最大化的减少装置对乳腺磁共振成像及磁共振引导下的活检或介入等手术的影响。
Description
本申请要求申请日为2019年03月07日、申请号为201910171620.4、发明名称为“一种乳腺磁共振弹性成像激励装置和系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及磁共振成像技术领域，更具体地说，涉及一种乳腺磁共振弹性成像激励装置和系统。
背景技术
磁共振弹性成像(Magnetic Resonance Elastography，MRE)是在常规MRIMRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)基础上发展起来的一种无创、可定量测量组织弹性或硬度的新成像技术，既继承了MRI可任意三维成像、从多个切面观察肿物、无辐射性损伤的优点，又克服了目前常规影像检查不能提供病灶硬度信息的缺点，有利于乳腺癌的正确分期及治疗方案的制定。
乳腺磁共振弹性成像主要包括两个过程：一、利用磁共振成像技术对因外部激励装置产生振动而引起的乳腺内部质点位移成像，得到乳腺内部质点的位移空间分布图；二、将位移空间分布图作为输入，对弹性力学的逆问题进行求解，利用反演拟合算法求出乳腺的弹性系数分布图。
由于通过外部激励装置使组织内部产生低频剪切波，并获得反映剪切波传播情况的MR相位图是进行乳腺磁共振弹性成像的首要关键，因此，使乳腺产生振动的外部激励装置就显得尤为重要。现有的外部激励装置需与乳腺线圈配合使用来获得MR图像，但是，由于乳腺线圈各不相同，因此，如何实现与不同乳腺线圈的完全匹配，是本领域技术人员现阶段针对外部激励装置进行研究的重点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种乳腺磁共振弹性成像激励装置和系统，以实现外部激励装置与不同乳腺线圈的完全匹配。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种乳腺磁共振弹性成像激励装置，包括主动激励、传输通道和被动激励；
所述主动激励用于产生振动；
所述传输通道用于将所述振动传输至所述被动激励；
所述被动激励置于乳腺线圈上并与人体胸骨部位接触，用于将所述振动传输至乳腺组织，以使所述乳腺组织内部产生剪切波。
可选地，还包括辅助气囊；
所述辅助气囊包括环状腔体；
所述环状腔体用于围绕乳腺组织，以稳定因外部振动导致的乳腺组织晃动。
可选地，所述辅助气囊还包括乳胶球和软管；
所述软管的一端与所述乳胶球相连、另一端与所述环状腔体相连；
所述乳胶球用于通过所述软管向所述环状腔体内充气。
可选地，所述被动激励为条状或柱状结构，所述被动激励置于所述乳腺线圈支架左右两个孔洞中间的托架上。
可选地，所述被动激励与人体接触的一侧表面的材料为非磁性高分子聚合物。
可选地，所述被动激励与乳腺线圈接触的一侧表面的材料为柔性材料。
可选地，所述主动激励包括激振器、信号发生器和功率放大器；
所述信号发生器用于产生特定参数的电测试信号；
所述功率放大器用于对所述信号进行放大，以控制所述激振器产生相应的振动。
可选地，所述传输通道为管状结构；
所述管状结构的一端与所述主动激励的传动杆相连，所述管状结构的另一端与所述被动激励相连。
可选地，所述管状结构材料为磁兼容材料。
一种乳腺磁共振弹性成像系统，包括如上任一项所述的乳腺磁共振弹性成像激励装置。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的乳腺磁共振弹性成像激励装置和系统，主动激励产生振动后，传输通道将振动传输至被动激励，被动激励将振动传输至乳腺组织，以使乳腺组织内部产生剪切波，实现乳腺组织的磁共振弹性成像。由于被动激励可以置于乳腺线圈上并通过与人体胸骨部位接触将振动传输至乳腺组织，因此，被动激励可以实现与不同乳腺线圈的完全匹配；并且，由于被动激励与乳腺组织并非直接接触，因此，可以避免被动激励对乳腺组织弹性测量造成影响，最大化的减少装置对乳腺磁共振成像及磁共振引导下的活检或介入等手术的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种乳腺磁共振弹性成像激励装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种主动激励的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种被动激励和乳腺线圈的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种被动激励的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种具有辅助气囊的乳腺磁共振弹性成像激励装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种辅助气囊的环状腔体的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种辅助气囊的乳胶球和软管的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，磁共振弹性成像有利于乳腺癌的正确分期及治疗方案的制定。但是，相比于磁共振弹性成像在头部、肝脏、骨骼肌、心脏、肺部等的研究，磁共振弹性成像在乳腺方面的研究有更多困难，尤其对激励装置有更多的要求。
首先，乳房的主要成分是脂肪，而剪切波在脂肪组织传播中会发生衰减，因此，要求外部激励装置能够产生更稳定、更高效的剪切波。而受乳腺大小各异、不同乳腺线圈、线圈固有空间以及乳腺活检、介入手术等限制，要求外部激励装置应具有灵活性、可拆卸性。
基于此，本发明提供了一种乳腺磁共振弹性成像激励装置，以克服现有技术存在的上述问题，包括主动激励、传输通道和被动激励；
所述主动激励用于产生振动；
所述传输通道用于将所述振动传输至所述被动激励；
所述被动激励置于乳腺线圈上并与人体胸骨部位接触，用于将所述振动传输至乳腺组织，以使在所述乳腺组织内部产生剪切波。
由于被动激励可以置于乳腺线圈上并通过与人体胸骨部位接触将振动传输至乳腺组织，因此，被动激励可以实现与不同乳腺线圈的完全匹配；并且，由于被动激励与乳腺组织并非直接接触，因此，可以避免被动激励对乳腺组织弹性测量造成影响，最大化的减少装置对乳腺磁共振成像及磁共振引导下的活检或介入等手术的影响。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种乳腺磁共振弹性成像激励装置，该激励装置为乳腺磁共振弹性成像系统的外部激励装置，用于激励乳腺组织振动，以引起乳腺内部质点位移成像。
如图1所示，本发明实施例提供的乳腺磁共振弹性成像激励装置包括主动激励10、与主动激励10相连的传输通道11和与传输通道11相连的被动激励12。其中，主动激励10用于产生振动；传输通道11用于将振动传输至被动激励12；被动激励12置于乳腺线圈上并与人体胸骨部位接触，用于将振动传输至乳腺组织，以使乳腺组织内部产生剪切波。
可选地，如图2所示，本发明实施例中的主动激励10包括激振器、信号发生器和功率放大器。其中，信号发生器用于产生特定参数的电测试信号；功率放大器用于对信号进行放大，以控制激振器产生相应的振动。其中，信号发生器输出信号的参数(如频率、波形、输出电压或功率等)能够在一定范围内进行精确调整，有输出指示且稳定性良好。
其中，激振器可以是电动式、气动式、电磁式、电液式、液压式或者惯性式激振器，本发明并不对此进行限定。信号发生器和功率放大器产生控制信号，通过调节信号发生器的输出信号的参数，通过功率放大器将信号发生器提供的信号进行放大，用以推动激振器工作，产生相应的激振力。
需要说明的是，在实际应用过程中，主动激励10会放置在设备间，被动激励12和乳腺线圈13会放置在扫描间，传输通道11从设备间延伸至扫描间，以将振动从设备间的主动激励10上传输到扫描间的被动激励12上。
可选地，本发明实施例中的传输通道11为管状结构。该管状结构的一端与主动激励10的传动杆相连，即与激励器的传动杆相连，该管状结构的另一端与被动激励12相连。
其中，传输通道11的材质为可弯曲、无弹性的材料，该管状结构的材料可以为磁兼容材料，具体可以为PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)管，当然，该管道结构的管道尺寸需要根据实际应用情况慎重选择，口径不宜过大，长度不宜过长，以最大限度的保障激励振动的效率。
可选地，如图3和图4所示，被动激励12也为条状或柱状结构，以便与管状的传输通道11连接。并且，为了使振动的传递更有效，根据伯努利方程P+1/2ρυ2+ρgh＝C(其中P为流体中某点压强，υ为该点流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点高度，C是一个常量),外壳121采用流线型结构，尽可能减小气体空间，增大气体压强；被动激励12与人体皮肤接触的一侧表面122的材料为弹性较小的柔性薄膜，采用非磁性高分子聚合物，可选为PET薄膜(Polyester Film聚酯薄膜)、PC(Polycarbonate,聚碳酸酯)、聚乙烯等类似材料；腔体123可以填充泡沫、海绵、硅胶等材料，均匀分散身体压力；被动激励12与乳腺线圈13接触的一侧表面具有柔性材料124，可选地，采用较为柔软的针织棉绒或棉麻材质的布料；与腔体123材质类似或一致的缓冲垫125加在外壳121贴近身体的外部，进一步缓解被动激励12对身体挤压造成的不适，使薄膜122更好地贴合身体，减少外部振动的干扰。
如图2和图3所示，乳腺线圈13包括具有两个孔洞130的支架，乳腺磁共振检查时，人体俯卧于乳腺线圈13上，双手平行前伸且不得接触，双乳自然下垂并分别置于两个孔洞130内，被动激励12置于乳腺线圈13的两个孔洞130之间的托架上，并与人体胸骨部位接触，这样即可将振动传输至乳腺组织，使得乳腺组织内部产生剪切波，引起乳腺内部质点位移成像，得到乳腺内部质点的位移空间分布图，之后即可将位移空间分布图作为输入，对弹性力学的逆问题进行求解，利用反演拟合算法求出乳腺的弹性系数分布图，实现乳腺组织的磁共振弹性成像。
但是，由于乳腺组织振动过程中可能会出现晃动，尤其是乳腺体积较大的情况，可能导致乳腺轻微运动影响弹性重建，因此，本发明实施例中的乳腺磁共振弹性成像激励装置还包括辅助气囊。如图5和图6所示，该辅助气囊包括环状腔体140，该环状腔体140用于围绕乳腺组织设置，以稳定因振动导致的乳腺组织在磁共振扫描过程中的晃动。该环状腔体140内充满气体后，可以稳定乳腺组织，避免乳腺组织在孔洞内晃动。其中，环状腔体140的材质也可以采用柔性材料，如针织棉绒，或者PVC植绒、乳胶等材料，以缓解环状腔体140对乳腺组织挤压造成的不适。
进一步地，如图7所示，本发明实施例提供的辅助气囊还包括乳胶球141和软管142。软管142的一端与乳胶球141相连、另一端与环状腔体140相连；乳胶球141用于通过软管142向环状腔体140内充气。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，还可以通过如充气筒等方式对环状腔体140充气。
虽然本发明实施例中的辅助气囊与被动激励12以及传输通道11之间没有直接的连接关系，但是，辅助气囊与被动激励12都是为了实现乳腺组织的有效振动，因此，本发明实施例提供的辅助气囊也属于激励装置的一部分。
需要说明的是，本发明实施例所指的不同乳腺线圈是指不同厂家生产的不同磁场的乳腺线圈或不同型号的乳腺线圈等。由于乳腺线圈的结构都是如图3所示的乳腺线圈，因此，本发明实施例中的被动激励12都可以放置于不同的乳腺线圈上。
需要说明的是，本发明实施例中的被动激励12与传输通道11之间是可拆卸连接，与乳腺线圈13之间也是可拆卸连接的。因此，本发明实施例中的被动激励12可以与不同的主动激励10相连接，也可以与不同的乳腺线圈13相连接，灵活度较高。并且，本发明实施例提供的被动激励12的体积较小、可拆卸、应用方便、快捷、灵活度和舒适度都较高，可应用范围较广。
本发明实施例还提供了一种乳腺磁共振弹性成像系统，包括如上任一实施例提供的乳腺磁共振弹性成像激励装置。
本发明实施例提供的乳腺磁共振弹性成像激励装置和系统，由于被动激励可以置于乳腺线圈上并通过与人体胸骨部位接触将振动传输至乳腺组织，因此，被动激励可以实现与不同乳腺线圈的完全匹配；并且，由于被动激励与乳腺组织并非直接接触，因此，可以避免被动激励对乳腺组织弹性测量造成影响，最大化的减少装置对乳腺磁共振成像及磁共振引导下的活检或介入等手术的影响。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种乳腺磁共振弹性成像激励装置，其特征在于，包括主动激励、传输通道和被动激励；
所述主动激励用于产生振动；
所述传输通道用于将所述振动传输至所述被动激励；
所述被动激励置于乳腺线圈上并与人体胸骨部位接触，用于将所述振动传输至乳腺组织，以使所述乳腺组织内部产生剪切波。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括辅助气囊；
所述辅助气囊包括环状腔体；
所述环状腔体用于围绕乳腺组织，以稳定因外部振动导致的乳腺组织晃动。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述辅助气囊还包括乳胶球和软管；
所述软管的一端与所述乳胶球相连、另一端与所述环状腔体相连；
所述乳胶球用于通过所述软管向所述环状腔体内充气。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述被动激励为条状或柱状结构，所述被动激励置于所述乳腺线圈支架左右两个孔洞中间的托架上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述被动激励与人体接触的一侧表面的材料为非磁性高分子聚合物。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述被动激励与乳腺线圈接触的一侧表面为柔性材料。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主动激励包括激振器、信号发生器和功率放大器；
所述信号发生器用于产生特定参数的电测试信号；
所述功率放大器用于对所述信号进行放大，以控制所述激振器产生相应的振动。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传输通道为管状结构；
所述管状结构的一端与所述主动激励的传动杆相连，所述管状结构的另一端与所述被动激励相连。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述管状结构材料为磁兼容材料。
10.一种乳腺磁共振弹性成像系统，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的乳腺磁共振弹性成像激励装置。
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