CN115227228A - 颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置、系统及方法 - Google Patents

颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置、系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置、系统及方法，激发装置包括电磁驱动结构；所述电磁驱动结构作用于人体颈部，实现对人体颈部的振动，通过人体颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。本发明在大大简化了头部磁共振弹性成像激发装置结构复杂度的同时保证了振动效果；通过采用颈部驱动结构，将驱动机构与头线圈分离，无需额外的固定和定位机构，解决了针对不同头线圈结构广泛适用的问题。

Description

颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及磁共振技术，具体地，涉及一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置、系统及方法。
背景技术
众所周知，磁共振弹性成像(Magnetic Resonance Elastography，MRE)是一种非侵入性定量检测软组织弹性及结构的影像检查手段。在MRE的检测过程中，通常需要采用振动激发装置将比较轻微的机械振动传导至被检测的组织部位，以使得核磁共振机器能够对振动波在组织内的动态传播信息进行采集。
然而，目前大多数的头部磁共振弹性成像激发装置大部分采用的是包裹头部以产生振动的方式来实现，而头部线圈结构需要额外定位和固定驱动线圈的机构来协同工作，那么对不同头线圈结构需要不同的定位和固定驱动线圈的机构来配合，这无疑是存在巨大的适用性问题。另外，由于驱动激发装置与磁共振弹性成像均作用于头部，这种电磁式驱动可能产生一定信号干扰问题，同时在头部直接产生振动可能造成运动伪影问题。而在人机功效方面，为了适配头线圈里比较小的操作空间,包裹头部的电磁激发装置大多采用分离式设计。这需要受试者先在外部佩戴好头部的振动器后再进入头线圈中连接其他驱动结构。这无疑增加了操作者的负担和磁共振弹性成像单次的扫描时间。
专利文献CN2017205166572公开了一种头部磁共振弹性成像驱动装置，该头部磁共振弹性成像驱动装置，通过接收信号发生器发出的信号，使得线圈在磁场环境下往复运动，带动压盘对头部进行震动激励，从而实现头部磁共振弹性成像；采用的正是直接振动头部产生磁共振弹性成像所需的机械波，需要设计配合头部线圈的支架，从而对驱动装置加以定位和固定，结构复杂，不能适应不同规格的头部线圈。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置、系统及方法。本发明在大大简化了头部磁共振弹性成像激发装置结构复杂度的同时保证了振动效果；通过采用颈部驱动结构，将驱动机构与头线圈分离，无需额外的固定和定位机构，解决了针对不同头线圈结构广泛适用的问题。
根据本发明提供的一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，包括电磁驱动结构；
所述电磁驱动结构作用于人体颈部，实现对人体颈部的振动，通过人体颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。
优选地，所述电磁驱动结构包括底板、连接杆和颈部线圈；
所述底板与连接杆相接；底板可以设置成能够支撑颈部的任何适应性结构，通常设置为长方体形状，实现支撑颈部和传递振动。
所述颈部线圈通过连接杆与底板连接。具体地，连接杆与颈部线圈螺纹相接。颈部线圈通电后，在电磁驱动作用下产生的振动通过连接的底板传递到人体颈部。
优选地，所述底板与连接杆活动相接。底板与连接杆可以活动相接，也可以配合一定角度实现刚性连接，活动连接可以是指铰接，也可以是可拆卸的形式，或者通过伸缩杆使得底板与连接杆之间的距离可调或角度可调的形式等，提高颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置与头部线圈协同作用的适应性。
优选地，所述连接杆长度可调。具体地，连接杆可以设置为伸缩杆式，也可以是弹性调节形式等，以适应不同应用场景的需要。
本发明还提供一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统，包括头部线圈与上文所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，所述头部线圈围合形成有容纳空间，所述颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置放置于头部线圈外侧。
优选地，还包括主磁体、磁共振控制端、信号发生器、功率放大器；
所述磁共振控制端、所述信号发生器、所述功率放大器以及所述颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置依次连接；所述颈部线圈位于所述主磁体所产生的磁场中。
优选地，所述颈部线圈通过导线传输线与所述功率放大器连接；
所述导线传输线的延伸方向与所述主磁体产生的磁场方向一致。
本发明还提供了一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的方法，包括上文所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统，还包括以下步骤：
S1受试者颈部压住底板，颈部线圈输入驱动电流；
S2磁共振控制端依据扫描序列设置的时间点发出触发信号以同步序列扫描颈部线圈振动；
S3信号发生器接收到触发信号后发出驱动信号，经功率放大器放大振动功率后，由驱动导线传至颈部线圈；
S4颈部线圈在主磁体的磁场的驱使下开始振动后，通过连接杆将振动传递到底板，底板将振动传递到颈部，最后通过颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。
优选地，所述驱动电流具有周期性。具体地，驱动电流除了使用特定单一频率的交流电外，含有多种频率的融合交流电以及有恒定周期的脉冲电流等均可以作为产生振动的通电方式。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过采用颈部驱动结构，将驱动机构与头线圈分离，无需额外的固定和定位机构，解决了针对不同头线圈结构广泛适用的问题。
2、本发明通过将驱动线圈远离头线圈的布置方法，解决了电磁式驱动可能存在的信号干扰问题。
3、本发明通过将驱动器所产生的振动位移集中在颈部并传递到头部的方式，解决了在头部直接产生振动可能造成的运动伪影问题。
4、本发明大大简化了头部磁共振弹性成像激发装置结构复杂度的同时保证了振动效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置的结构示意图；
图2为本发明颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统的结构示意图；
图3为本发明颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统示意图
图中示出：
底板1、连接杆2、颈部线圈3、头部线圈4。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，包括电磁驱动结构；电磁驱动结构作用于人体颈部，实现对人体颈部的振动，通过人体颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。通过采用颈部驱动结构，将驱动机构与头线圈分离，无需额外的固定和定位机构，解决了针对不同头线圈结构广泛适用的问题。
具体的，电磁驱动结构包括底板1、连接杆2和颈部线圈3；底板1与连接杆2相接；颈部线圈3与底板1通过连接杆2连接。其中，连接杆2和颈部线圈3之间使用螺纹连接。底板1与连接杆2可以活动相接，也可以配合一定角度实现刚性连接，活动连接可以是指铰接，也可以是可拆卸的形式，或者通过伸缩杆使得底板1与连接杆2之间的距离可调或角度可调的形式等，提高颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置与头部线圈4协同作用的适应性。连接杆2长度可调，可以设置为伸缩杆式，也可以是弹性调节形式等，以适应不同应用场景的需要。底板1可以设置成能够支撑颈部的任何适应性结构，通常设置为长方体形状，实现支撑颈部和传递振动。
如图1所示，在一实施例示例中，采用颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，包括：电磁驱动结构；电磁驱动结构包括底板1、连接杆2和颈部线圈3，颈部线圈3产生振动，并通过连接杆2将振动传递到底板1，进而传递到人体颈部然后是脑组织中。底板1放置于磁共振头部线圈4外侧，颈部线圈3通过连接杆2与底板1连接，为了让振动能更高效的传递到受试者颈部，本实施例中，底板1和连接杆2之间使用了刚性连接，底板1采用了刚性材质。颈部线圈3通电后，在主磁场B0的作用下产生振动，并通过连接杆2将振动传递到底板1，受试者颈部压住底板1，底板1将振动传递到颈部，最后通过颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。利用振动不再直接作用于头部，而是作用于颈部然后传递到头部。将驱动线圈即本实施例中的颈部线圈3远离头部线圈4的布置方法，解决了电磁式驱动可能存在的信号干扰问题。
特别地，对于颈部线圈3所通电流的形式需要和磁共振弹性成像的扫描方式匹配，只要电流具有一定的周期性就可以作为驱动电流。因此除了使用特定单一频率的交流电外，含有多种频率的融合交流电以及有恒定周期的脉冲电流等均可以作为产生振动的通电方式。优选地，通电方式采用单一频率的交流电，以避免频率成分复杂的驱动方式对振动系统的频率响应以及成像系统的时间分辨率高要求需求。
本发明实施例还提供了一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统，如图2所示，包括头部线圈4与上文所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，头部线圈4围合形成有容纳空间，颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置放置于头部线圈4外侧。
如图2所示，颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统还包括主磁体、磁共振控制端、信号发生器、功率放大器；磁共振控制端、信号发生器、功率放大器以及颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置依次连接；其中颈部线圈3位于主磁体所产生的磁场中。颈部线圈3通过导线传输线与所述功率放大器连接；导线传输线的延伸方向与所述主磁体产生的磁场方向一致。
具体的，磁共振控制端依据扫描序列设置的时间点发出触发信号以同步序列扫描颈部线圈3振动。信号发生器接收到触发信号后发出驱动信号，经功率放大器放大振动功率后，由驱动导线传至颈部线圈3，颈部线圈3在磁共振室的主磁体磁场B0的驱使下开始振动。电磁驱动结构的颈部线圈3的导线传输线沿着B0主磁场方向引出，可以有效避免采集信号的信噪比降低问题。
电磁驱动结构与头部线圈4分离，不再受头部线圈4结构影响，解决了针对不同头线圈结构广泛适用的问题。
另外，本实施例通过电磁驱动的方式，解决了产生磁共振弹性成像所需的外部振动的问题；同时无需设置重量较大的振动马达等结构，降低了磁共振弹性成像激发装置整体重量。此外，磁共振弹性成像激发装置可能处于强磁环境下，使用颈部线圈3能够有效适应强磁环境对振动运动的影响。
本发明的工作原理如下：
受试者颈部压住底板1，颈部线圈3通交流电，磁共振控制端依据扫描序列设置的时间点发出触发信号以同步序列扫描颈部线圈3振动。信号发生器接收到触发信号后发出驱动信号，经功率放大器放大振动功率后，由驱动导线传至颈部线圈3，颈部线圈3在主磁体磁场B0的驱使下开始振动，并通过连接杆2将振动传递到底板1，底板1将振动传递到颈部，最后通过颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，其特征在于，包括电磁驱动结构；
所述电磁驱动结构作用于人体颈部，实现对人体颈部的振动，通过人体颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。
2.根据权利要求1所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，其特征在于，所述电磁驱动结构包括底板(1)、连接杆(2)和颈部线圈(3)；
所述颈部线圈(3)通过连接杆(2)与底板(1)连接。
3.根据权利要求2所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，其特征在于，所述底板(1)与连接杆(2)活动相接。
4.根据权利要求2所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，其特征在于，所述连接杆(2)长度可调。
5.根据权利要求2所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，其特征在于，连接杆(2)与颈部线圈(3)螺纹相接。
6.一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统，其特征在于，包括头部线圈(4)与权利要求1-5任一项所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置，所述头部线圈(4)围合形成有容纳空间，所述颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置放置于头部线圈(4)外侧。
7.根据权利要求6所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统，其特征在于，还包括主磁体、磁共振控制端、信号发生器、功率放大器；
所述磁共振控制端、所述信号发生器、所述功率放大器以及所述颈部驱动的头部磁共振弹性成像的激发装置依次连接；所述颈部线圈(3)位于所述主磁体所产生的磁场中。
8.根据权利要求7所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统，其特征在于，所述颈部线圈(3)通过导线传输线与所述功率放大器连接；
所述导线传输线的延伸方向与所述主磁体产生的磁场方向一致。
9.一种颈部驱动的头部磁共振弹性成像的方法，其特征在于，包括权利要求7任一项所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的系统，还包括以下步骤：
S1：受试者颈部压住底板(1)，颈部线圈(3)输入驱动电流；
S2：磁共振控制端依据扫描序列设置的时间点发出触发信号以同步序列扫描颈部线圈(3)振动；
S3：信号发生器接收到触发信号后发出驱动信号，经功率放大器放大振动功率后，由驱动导线传至颈部线圈(3)；
S4：颈部线圈(3)在主磁体的磁场的驱使下开始振动后，通过连接杆(2)将振动传递到底板(1)，底板(1)将振动传递到颈部，最后通过颈部与头部相连的人体组织将振动传递到脑组织中。
10.根据权利要求9所述的颈部驱动的头部磁共振弹性成像的方法，其特征在于，所述驱动电流具有周期性。
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