CN110780248A - 一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，其特征在于：本发明采用设有一个射频RF子系统，一个便携式磁体模块和一个数据处理和显示模块共同建构一个低场核磁共振系统。所述低场核磁共振系统作用于人体时对器官、组织和细胞无损伤、无创口。实现准确、非侵入性、安全的器官脂肪定量检测，具有轻便易携带、性价比高、精准定量等特点。同时操作便捷不受操作人员资质约束，数分钟内实现“一键”检测，用于快速、经济地筛查NAFLD、代谢综合征、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)等相关疾病，适用范围广泛。克服了现有技术的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种核磁共振医学检测技术领域，尤其涉及一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统。
背景技术
全球约25％的人口被怀疑患有非酒精性脂肪肝(NAFLD)，由于缺乏可行、现实和准确的早期检测和监测方法，许多人仍未得到诊断。现有技术诊断NAFLD的金标准采用肝组织活检，不仅费用昂贵而且有创，不适合用于早期检测。常规超声成像应用广泛，但仅能提供定性信息，对操作者依赖性强。此外，在NAFLD患者中常见肥胖和皮下脂肪过多病例，超声检查很难获得可靠的结果。常规MRI是一种新兴的NAFLD状态监测技术，已被广泛接受，但由于成本高，在常规临床检测中普遍适用性不强。
本发明采用设有一个射频RF子系统，一个便携式磁体模块和一个数据处理和显示模块共同建构一个低场核磁共振系统。所述低场核磁共振系统作用于人体时对器官、组织和细胞无损伤、无创口。实现准确、非侵入性、安全的器官脂肪定量检测，具有轻便易携带、性价比高、精准定量等特点。同时操作便捷不受操作人员资质约束，数分钟内实现“一键”检测，用于快速、经济地筛查NAFLD、代谢综合征、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)等相关疾病，适用范围广泛。克服了现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，合理地解决了现有技术的器官脂肪检测采用组织切片活检费用高、损伤大、不适用早期筛查检测和常规超声成像检测主观性大、结果可靠性差、不能实现定量检测的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，包括便携式磁体模块、射频RF子系统、数据处理和显示模块，其特征在于：
所述便携式磁体模块设有便携式磁体，所述便携式磁体设置方式至少包括小型单边磁体，所述便携式磁体设置为与目标检样器官相邻的身体表面贴合的人体工程学弧曲面，背面连接设有磁轭，所述磁轭的背面连接设有手柄，所述便携式磁体模块产生一个静态磁场B0，用于极化目标检样的感兴趣区域(ROI)的氢原子，所述静态磁场B0确定了核磁共振条件下氢原子的进动频率以及射频场所对应的频率B0场强度在ROI内允许有较大的空间变化，在ROI外则快速衰减，以最大限度降低安全性及干扰问题；
所述射频RF子系统包括一个NMR频谱仪、一个功率放大器、一个前置放大器、一个或多个射频线圈，所述射频线圈在检测区域内产生脉冲向量磁场B1，所述脉冲向量磁场B1在所述ROI内不应与所述静态磁场B0平行，若正交则效率最高，所述脉冲向量磁场B1的频率是可调的，用以匹配ROI内不同位置的Larmor频率，所述Larmor频率为1H旋磁比乘以B0场强，所述射频RF子系统还包括一个NMR频谱仪，用于控制发射射频脉冲向量磁场，它驱动一个或多个所述射频线圈，以激发目标检样中的氢原子并产生可检测信号，又称磁共振信号或回波，NMR频谱仪还用于控制接收从一个或多个所述射频线圈收集到的信号，并存储下来；
数据处理和显示模块包括至少一个处理器和一个用户界面，该处理器被编程来根据信号计算质子密度脂肪含量，所述用户界面用于器官脂肪比例的可视化，显示测量置信度和其他诊断信息，该系统还用来结合来自其他测试、记录或成像研究的其他患者特定信息，以便进行方便的综合解释；
所述器官脂肪无创定量检测系统设有一个射频RF子系统和一个便携式磁体模块建构一个低场核磁共振系统，所述低场核磁共振系统作用于人体时对器官、组织和细胞无损伤，所述射频RF子系统设有一台NMR频谱仪与所述数据处理和显示模块数据连接，NMR频谱仪设有发射(Tx)和门控(GATE)单向信号通路与一台功率放大器连接，设有收发转换门控(T/R GATE)与收发切换模块连接，所述功率放大器将发射信号放大后与收发切换模块连接，所述收发切换模块用于切换整个射频子系统处于发射状态或接收状态，发射状态下，所述射频线圈或射频线圈阵列用于发射射频脉冲；接收状态下，所述射频线圈用于接收器官脂肪检测靶位受激发后产生的磁共振信号，所述单边磁体模块产生所述静态磁场B0，所述NMR频谱仪用于控制整个射频子系统的发射和接收，所述前置放大器用于放大接收到的磁共振信号，并与所述NMR频谱仪连接，所述磁共振信号由所述射频线圈采集后，经所述前置放大器传回所述NMR频谱仪存储，并经数据处理模块算出器官脂肪数据，构成所述一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统。
进一步地，所述磁体由稀土永久磁性材料构成，体积小、重量轻，支持手持或支架挂载，便于调整到适合受检者的仰卧、俯卧、坐姿或站姿体位。
进一步地，通过控制发射射频频率匹配和设计接收线圈空间灵敏度，在垂直于磁体内表面的深度方向，采用选择性地激发人体皮肤下的一个或多个深度的组织，或采用选择性地激发与所述深度方向正交的两个方向的空间，一个或多个具有有限的敏感区域的接收线圈能够设置为一个阵列，每个接收线圈将只检测和接收其敏感区域内的信号；将这两种机制结合起来，能够在人体的三维空间中建立一个独立的区域，用于采集磁共振信号。
本发明的有益技术效果是：
本发明公开了一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，合理地解决了现有技术的器官脂肪检测采用组织切片活检费用高、损伤大、不适用早期筛查检测和常规超声成像检测主观性大、结果可靠性差、不能实现定量检测的问题。
本发明采用设有一个射频RF子系统，一个便携式磁体模块和一个数据处理和显示模块共同建构一个低场核磁共振系统。所述低场核磁共振系统作用于人体时对器官、组织和细胞无损伤、无创口。实现准确、非侵入性、安全的器官脂肪定量检测，具有轻便易携带、性价比高、精准定量等特点。同时操作便捷不受操作人员资质约束，数分钟内实现“一键”检测，用于快速、经济地筛查NAFLD、代谢综合征、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)等相关疾病，适用范围广泛。克服了现有技术的不足。
附图说明
图1是本发明系统架构示意图。
图2是本发明便携式磁体模块结构示意图。
图3是本发明便携式磁体模块磁场示意图。
图4是本发明便携式磁体模块检测状态示意图。
图中所示：1-便携式磁体、2-人体工程学弧曲面、3-磁轭、4-手柄、5-感兴趣区域(ROI)、6-射频线圈。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
实施例
如图1-4所示一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，包括便携式磁体模块、射频RF子系统、数据处理和显示模块，其特征在于：
所述便携式磁体模块设有便携式磁体，所述便携式磁体设置方式至少包括小型单边磁体，所述便携式磁体设置为与目标检样器官相邻的身体表面贴合的人体工程学弧曲面，背面连接设有磁轭，所述磁轭的背面连接设有手柄，所述便携式磁体模块产生一个静态磁场B0，用于极化目标检样的感兴趣区域(ROI)的氢原子，所述静态磁场B0确定了核磁共振条件下氢原子的进动频率以及射频场所对应的频率B0场强度在ROI内允许有较大的空间变化，在ROI外则快速衰减，以最大限度降低安全性及干扰问题；
所述射频RF子系统包括一个NMR频谱仪、一个功率放大器、一个前置放大器、一个或多个射频线圈，所述射频线圈在检测区域内产生脉冲向量磁场B1，所述脉冲向量磁场B1在所述ROI内不应与所述静态磁场B0平行，若正交则效率最高，所述脉冲向量磁场B1的频率是可调的，用以匹配ROI内不同位置的Larmor频率，所述Larmor频率为1H旋磁比乘以B0场强，所述射频RF子系统还包括一个NMR频谱仪，用于控制发射射频脉冲向量磁场，它驱动一个或多个所述射频线圈，以激发目标检样中的氢原子并产生可检测信号，又称磁共振信号或回波，NMR频谱仪还用于控制接收从一个或多个所述射频线圈收集到的信号，并存储下来；
数据处理和显示模块包括至少一个处理器和一个用户界面，该处理器被编程来根据信号计算质子密度脂肪含量，所述用户界面用于器官脂肪比例的可视化，显示测量置信度和其他诊断信息，该系统还用来结合来自其他测试、记录或成像研究的其他患者特定信息，以便进行方便的综合解释；
所述器官脂肪无创定量检测系统设有一个射频RF子系统和一个便携式磁体模块建构一个低场核磁共振系统，所述低场核磁共振系统作用于人体时对器官、组织和细胞无损伤，所述射频RF子系统设有一台NMR频谱仪与所述数据处理和显示模块数据连接，NMR频谱仪设有发射(Tx)和门控(GATE)单向信号通路与一台功率放大器连接，设有收发转换门控(T/R GATE)与收发切换模块连接，所述功率放大器将发射信号放大后与收发切换模块连接，所述收发切换模块用于切换整个射频子系统处于发射状态或接收状态，发射状态下，所述射频线圈或射频线圈阵列用于发射射频脉冲；接收状态下，所述射频线圈用于接收器官脂肪检测靶位受激发后产生的磁共振信号，所述单边磁体模块产生所述静态磁场B0，所述NMR频谱仪用于控制整个射频子系统的发射和接收，所述前置放大器用于放大接收到的磁共振信号，并与所述NMR频谱仪连接，所述磁共振信号由所述射频线圈采集后，经所述前置放大器传回所述NMR频谱仪存储，并经数据处理模块算出器官脂肪数据，构成所述一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统。
进一步地，所述磁体由稀土永久磁性材料构成，体积小、重量轻，支持手持或支架挂载，便于调整到适合受检者的仰卧、俯卧、坐姿或站姿体位。
进一步地，通过控制发射射频频率匹配和设计接收线圈空间灵敏度，在垂直于磁体内表面的深度方向，采用选择性地激发人体皮肤下的一个或多个深度的组织，或采用选择性地激发与所述深度方向正交的两个方向的空间，一个或多个具有有限的敏感区域的接收线圈能够设置为一个阵列，每个接收线圈将只检测和接收其敏感区域内的信号；将这两种机制结合起来，能够在人体的三维空间中建立一个独立的区域，用于采集磁共振信号。完成所述一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统的实施。
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，包括便携式磁体模块、射频RF子系统、数据处理和显示模块，其特征在于：
所述便携式磁体模块设有便携式磁体，所述便携式磁体设置方式至少包括小型单边磁体，所述便携式磁体设置为与目标检样器官相邻的身体表面贴合的人体工程学弧曲面，背面连接设有磁轭，所述磁轭的背面连接设有手柄，所述便携式磁体模块产生一个静态磁场B0，用于极化目标检样的感兴趣区域(ROI)的氢原子，所述静态磁场B0确定了核磁共振条件下氢原子的进动频率以及射频场所对应的频率B0场强度在ROI内允许有较大的空间变化，在ROI外则快速衰减，以最大限度降低安全性及干扰问题；
所述射频RF子系统包括一个NMR频谱仪、一个功率放大器、一个前置放大器、一个或多个射频线圈，所述射频线圈在检测区域内产生脉冲向量磁场B1，所述脉冲向量磁场B1在所述ROI内不应与所述静态磁场B0平行，若正交则效率最高，所述脉冲向量磁场B1的频率是可调的，用以匹配ROI内不同位置的Larmor频率，所述Larmor频率为1H旋磁比乘以B0场强，所述射频RF子系统还包括一个NMR频谱仪，用于控制发射射频脉冲向量磁场，它驱动一个或多个所述射频线圈，以激发目标检样中的氢原子并产生可检测信号，又称磁共振信号或回波，NMR频谱仪还用于控制接收从一个或多个所述射频线圈收集到的信号，并存储下来；
数据处理和显示模块包括至少一个处理器和一个用户界面，该处理器被编程来根据信号计算质子密度脂肪含量，所述用户界面用于器官脂肪比例的可视化，显示测量置信度和其他诊断信息，该系统还用来结合来自其他测试、记录或成像研究的其他患者特定信息，以便进行方便的综合解释；
所述器官脂肪无创定量检测系统设有一个射频RF子系统和一个便携式磁体模块建构一个低场核磁共振系统，所述低场核磁共振系统作用于人体时对器官、组织和细胞无损伤，所述射频RF子系统设有一台NMR频谱仪与所述数据处理和显示模块数据连接，NMR频谱仪设有发射(Tx)和门控(GATE)单向信号通路与一台功率放大器连接，设有收发转换门控(T/RGATE)与收发切换模块连接，所述功率放大器将发射信号放大后与收发切换模块连接，所述收发切换模块用于切换整个射频子系统处于发射状态或接收状态，发射状态下，所述射频线圈或射频线圈阵列用于发射射频脉冲；接收状态下，所述射频线圈用于接收器官脂肪检测靶位受激发后产生的磁共振信号，所述单边磁体模块产生所述静态磁场B0，所述NMR频谱仪用于控制整个射频子系统的发射和接收，所述前置放大器用于放大接收到的磁共振信号，并与所述NMR频谱仪连接，所述磁共振信号由所述射频线圈采集后，经所述前置放大器传回所述NMR频谱仪存储，并经数据处理模块算出器官脂肪数据，构成所述一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统。
2.根据权利要求1所述一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，其特征在于，所述磁体由稀土永久磁性材料构成，体积小、重量轻，支持手持或支架挂载，便于调整到适合受检者的仰卧、俯卧、坐姿或站姿体位。
3.根据权利要求1所述一种基于磁共振原理的器官脂肪无创定量检测系统，其特征在于，通过控制发射射频频率匹配和设计接收线圈空间灵敏度，在垂直于磁体内表面的深度方向，采用选择性地激发人体皮肤下的一个或多个深度的组织，或采用选择性地激发与所述深度方向正交的两个方向的空间，一个或多个具有有限的敏感区域的接收线圈能够设置为一个阵列，每个接收线圈将只检测和接收其敏感区域内的信号；将这两种机制结合起来，能够在人体的三维空间中建立一个独立的区域，用于采集磁共振信号。
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