專利名稱：磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磁共振彈性成像的外部振動激發裝置，尤其提供一種磁共 振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置。
背景技術：
磁共振彈性成像(Magnetic Resonance Elastography, MRE)作為一種新的能 夠直觀顯示和量化組織彈性的非侵襲性成像方法，已顯示出了良好的研究和臨床應 用前景。尤其是在腦組織檢査方面，提供了一種全新的反映組織生物力學特性的檢 查手段，是目前唯一能測定活體腦組織彈性的無創性方法。MRE技術的工作原理是 通過在磁共振成像設備中附加一套產生機械震動的裝置，在被檢體的表面施加外 力，產生介質內質點的位移，對質點的位移進行MR成像，通過圖像處理獲得組織 內部的彈性系數空間分布圖。故振動激發裝置的穩定性及可靠性在MRE檢查中起著 至關重要的作用。
目前，用于MRE成像的振動激發裝置包括電磁裝置和壓電裝置兩類，文獻報導 多采用電磁裝置，與壓電裝置相比，電磁裝置制作較為簡單且較為穩定。現應用的 電磁型激發裝置，根據與被檢體表面耦合方式的不同，主要包括兩種針式和咬式。
針式振動激發裝置采用刺入體內的電針作為激發裝置，在組織局部產生剪切 波；該方法的缺點有創性檢査、只能用于小范圍的局部成像，故實際應用價值有 限。
咬式振動激發裝置如圖8所示，其具有兩個電磁線圈01、 02，固定在一根橫 軸03上，在橫軸03上固設一根豎軸04。使用時，橫軸03上的兩個電磁線圈01、 02連接磁共振成像設備的波形信號放大器，其將振動波傳遞到豎軸上。受檢者用 牙齒咬住豎軸。由此，豎軸的振動可使得受檢者頭部隨之左右搖動。
其原理為振動激發裝置產生振蕩，經咬合的牙齒及顱骨腦膜傳入腦組織來進 行MRE成像。優點在于設計簡練，應用簡單。其缺點在于①咬式激發裝置與被檢 體接觸面積較小，而振蕩波需經接觸面向被檢體內傳播，故該方法不利于MRE檢查 對圖像波長的分析；②MRE檢査時，單一層面的檢查即需數分鐘，如要做多層面檢 査則檢查時間更長，對于患者，尤其是一般狀況較差的患者，要求其長時間咬鎖振 動激發裝置多難以實現，故此法臨床實際應用價值不大；③咬式激發裝置產生的振 蕩經牙齒傳播時，少數受檢者會出現牙齦出血的情況，且該方法對激發裝置每次檢
査前衛生消毒情況要求較高，同時少數受檢者無法接受這種需進入口腔的激發裝
置，從而無法進行該項檢査。
實用新型內容
本實用新型的目的在于改進現有技術的缺陷，提供一種充分考慮臨床實用性， 舒適性好，患者易于接受，檢查時，受檢者枕部可大范圍與振動激發裝置相接觸， 即使較長時間接受檢査亦無不適反應的、與頭部磁共振常規成像線圈緊密相連的磁 共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的
本磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置包括一個臺架，在該臺架上固設有一 支撐軸，在該支撐軸上可轉動地設有至少一個驅動板，該驅動板的位于支撐軸一側 的一端板上設有一其上的銅線用于連接磁共振彈性成像裝置的低頻正弦信號放大 器的輸出接口的電磁線圈，該驅動板的位于支撐軸另一側的一端形成一頭枕部。
本磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置的一個較佳方案是，在該支撐軸上可 轉動地設有兩個驅動板，該兩個驅動板平行設置，每個驅動板的相同一側邊的一個 端頭板上設有所述的電磁線圈，該兩個驅動板形成所述頭枕部的另一端相向傾斜， 其間形成一個上大下小凹陷的空間構成所述頭枕部。使用時，受檢者頭部枕在該頭 枕部上，驅動板用于在檢測中貼靠受檢者頭部兩側和下側。
本磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置的另一個較佳方案是，在該支撐軸上 可轉動地設有一個驅動板，該驅動板長度方向上的位于所述支撐軸的一側設所述電 磁線圈，位于所述支撐軸的另一側的驅動板的端頭形成所述頭枕部。
為了使受檢者的頭部穩定在驅動板的頭枕部上，可以使得所述頭枕部在驅動板 的寬度方向上向兩側延伸，形成較驅動板其它部分較寬的頭枕部，在該頭枕部的左 右兩側向上設有豎墻，在其中間形成一 U形的受檢者頭部放置部位。
在使用中，受檢者的頭部置于驅動板一端的頭枕部上固定，使得驅動板貼靠受 檢者頭部的下面和/或兩側。由磁共振成像設備MR掃描序列產生觸發信號，繼而控
制波形發生器，波形發生器產生的低頻正弦信號，經放大器放大后通過所述電磁線 圈，使得本電磁激發裝置中的驅動板的一端振動，該振動通過驅動板的杠桿結構使 得其形成頭枕部的另一端隨之相應地產生低頻振蕩，繼而作用在固定于驅動板該端 的受檢者的頭部，低頻率振蕩經腦后及兩側的枕骨、顱骨傳至顱內，產生剪切波在
腦組織內傳播，通過對MRE原始圖像用現有的后處理方法，例如局部頻率估算法 (local wavelength estimation, LFE)，可以得到組織局部的彈性模量。而腦組 織局部彈性模量的變化可以為某些疾病的超早期診斷提供參考價值；腦腫瘤組織術
前彈性模量的定量分級對治療方案和手術入路的選擇具有重要的指導價值。
本實用新型提供的電磁激發裝置充分考慮到患者的舒適性、安全性及臨床實用 性。被檢者頭部可大范圍與激發裝置相接觸，經多例志愿者實踐驗證，當該激發裝
置震動頻率、幅度及強度均在人體耐受安全范圍以內時，即使長時間行MRE檢査亦 無不適感。
本實用新型提供的磁共振彈性成像頭部枕式的電磁激發器是在頭部MRE成像 中首次采用的激發裝置。相對于以上現有的激發裝置，其優點在于
① 設計合理，充分考慮到臨床實用性。臨床實踐中，磁共振檢查中從來也沒有 過在做頭部檢測中將電磁線圈放置在與受檢者的頭部基本上在一個平面內的先例， 因為一般認為會影響檢查的圖像清晰度。這是因為在現有技術中本領域存在這樣一 種慣用做法，即將電磁線圈與振動件固在一起，振動件或者懸空設置與人體接觸， 例如口咬式裝置，或者通過一彈性件支固在基礎上，人體置于振動件上，這樣，電 磁線圈處于檢測范圍內，確實會影響檢查的圖像清晰度。本實用新型設計了一種杠 桿式驅動板結構，受檢者的頭部枕靠的頭枕部位于驅動板的一端，將電磁線圈放在 杠桿式驅動板的另一端，這種結構使得電磁線圈距離受檢者頭枕的驅動板部分較 遠，不會進入到檢査區域中，可以避免干擾，通過杠桿結構，又可以使得振動強度 不減低。調節杠桿支點兩邊的力臂長度還可以調節振動的幅度，因此，該裝置以及 驅動板上設置的電磁線圈還可以適用于常規MRI頭部檢測。另外，當使用裝置了本 電磁激發裝置的磁共振檢測設備進行除頭部以外的檢查時，使所述電磁線圈斷電， 本驅動板可以當作通常的枕頭使用，供受檢者躺下頭枕，因此，使用本裝置， 一次 即可完成常規MRI檢查及MRE檢查。檢查過程中無需更換特殊線圈、無需移動患者， 很好的實現了 MRE檢査與臨床常規MRI檢査的接軌；
② 舒適性好。檢査時，受檢者枕部可大范圍與激發裝置接觸，即使較長時間接 受檢查亦無不適反應；
③ 患者枕部與激發器接觸，與咬式激發器比較，患者易于接受，為MRE技術早 日在臨床推廣起到了決定性的作用。
下面通過附圖對本實用新型進行詳細說明。
圖1為本實用新型提供的雙驅動板結構的磁共振彈性成像頭部枕式雙向電磁 激發裝置的端部結構示意圖2為圖1的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置的主視結構示意圖3為圖2所示的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置的俯視結構示意圖4為將圖1所示的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置與磁共振裝置連接 的示意圖5為本實用新型提供的單驅動板結構的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發 裝置的端部結構示意圖6為圖5所示的電磁激發裝置的主視結構示意圖6a為圖6所示的電磁激發裝置中驅動板的頭枕部上的豎墻的截面結構示意
圖7為圖5所示的電磁激發裝置中驅動板的俯視結構示意圖； 圖8為現有技術中咬式振動激發裝置的使用情況示意圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
如圖1、 2、 3和4所示，本磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置1設置在磁 共振彈性成像設備(MRI) 2檢測通道10中，其包括一個臺架11，臺架11下面或 上面連接成像設備2檢測通道10中的導軌，檢測中可以在檢測通道10中移動進出 (見圖1、 4)。在該臺架11上通過軸承座121固設有一支撐軸12，在該支撐軸 12上可轉動地設有兩個驅動板13，該兩個驅動板13平行設置，兩個驅動板13的 同一端的端頭上各設有一電磁線圈15，其磁場方向如圖2中箭頭Bo所示。其上的 銅線連接磁共振彈性成像裝置的低頻正弦信號放大器的輸出接口上，每個驅動板 13的另一端，形成頭枕部。
在使用中，受檢者與驅動板13的縱方向平行地仰臥，其頭部放置在支撐軸12 一側驅動板13的頭枕部端頭上固定，身體躺在臺架11后面延伸的檢查床上，而電 磁線圈固定在支撐軸12的另一側。
驅動板13的形成頭枕部的一端的驅動板端頭部分最好是相向扭轉傾斜形成兩 個相對的傾斜板，其間形成一上大下小的凹陷的頭枕部(見圖l)，使得激發裝置 上的頭枕部與檢查者頭部在相固定時受檢者頭部的兩側和下部與頭枕部接觸。
本激發裝置1與磁共振成像設備的連接結構如圖4所示，磁共振成像設備的波 形發生器6受控于MRI主機控制器4， MRI主機控制器4經觸發(Trigger)引線5 連接于波形發生器6。波形發生器6通過一波形放大器3與本激發裝置的兩個電磁 線圈15連接，MRI主磁場方向如各圖中BO所示。波形發生器4由磁共振成像設備 MR觸發信號控制，MRI序列掃描同時，波形發生器產生的低頻正弦信號，經放大器 放大后通過所述電磁線圈使得激發裝置中的電磁線圈產生低頻振蕩，繼而使得驅動 板的一端振動，該振動通過驅動板的杠桿結構使得其形成頭枕部的另一端相應地產
生低頻振蕩，再作用在固定于驅動板該端的受檢者的頭部，低頻率振蕩經顱骨傳至 顱內，產生剪切波在腦組織內傳播。
通過對MRE原始圖像的如現有技術常規的后處理，可以得到腦組織局部的彈性 模量。而腦組織局部彈性模量的變化可以為某些疾病的超早期診斷提供參考價值；
腦腫瘤組織術前彈性模量的定量分級對治療方案和手術入路的選擇具有重要的指 導價值。
通過前述實施例的兩個驅動板的振動，可以得到兩組成像信號，可以就該兩組 信號分別進行分析。也可以通過將雙側大腦半球的剪切波進行由相反變為對稱的一 步轉化形成成像信號成圖分析。
本頭部枕式電磁激發器的工作原理為本激發裝置為電磁裝置，主要由磁兼容 的純銅線繞制的線圈使得驅動板產生低頻振蕩。
根據臨床用磁共振成像設備標準頭線圈的形狀和尺寸設計本激發裝置，應用時 激發裝置可穩定固定于磁共振成像設備標準頭線圈上。激發器線圈的形狀與尺寸無 特殊要求，但線圈由無氧銅線纏繞后阻抗最好為8歐姆，與功率放大器匹配。激發 器線圈與驅動板重量最好相等。
為了不使驅動板13的頭枕部高出臺架11表面的高度過高使得受檢者躺臥不舒
服，又使得其振動幅度達到使用要求的范圍，而驅動板又要具有足夠的厚度確保其
強度和剛度，所述驅動板13最好為一在其側面的投影近似是"Z"形、具有兩個彎 折角的板體，如圖2、 3所示，其中兩驅動板13的位于支撐軸12的安裝電磁線圈 15 —側的兩段板體為相互平行的直板，其端部設電磁線圈15，位于支撐軸12另一 側的驅動板的端頭形成上大下小的凹陷的頭枕部。頭枕部與支撐軸12之間的一段 驅動板橫向兩次彎折，形成一傾斜段，見圖2。由此，在支撐軸12兩側的兩部分 驅動板部分高低不同，頭枕部一側較低，在對應頭枕部的下方臺架11上開設有相 應的通孔111，使得驅動板13的頭枕部下側一部分陷入在該通孔中，頭枕部露出 在臺面之上的部分的高度適宜受檢者枕靠。而安裝線圈15 —側驅動板的下底面高 于臺架的上表面一段較大的距離，使得能夠滿足該段振動幅度的需求。這樣，頭枕 部的上表面距離臺架的上表面的高度在滿足使用要求的基礎上得到降低，使得受檢 者可以比較舒適地枕的頭枕部上。
為了確保檢査的準確性，在對應驅動板13的頭枕部一側的最高點的臺架11的 上表面上設有一振幅定位塊122，其與驅動板的距離應與驅動板的振幅相適應，保 證受檢者的頭部與驅動板的振動情況相一致。
如圖5-7所示，為本實用新型的另一實施例，其與前面圖l所示的實施例的區
別在于在支撐軸12a上可轉動地固設1塊驅動板13a，構成頭部枕式單向電磁激發 裝置，該支撐軸12a固定在一個由兩個相對的前支撐板lla、兩個相對的后支撐板 lle、與前后支撐板的上端固結的頂板lib和與前后支撐板的下端固結的底板11c 組成的臺架11的兩相對的前支撐板11a上。單個的驅動板13a前后分成三部分-頭枕部分131、支撐電磁線圈15的支撐振動部分133和連接頭枕部分與支撐振動 部分的轉折部分132。由起始邊a和終止邊b (見圖7)構成的轉折部分132和頭 枕部分131都位于支撐軸12a的同一側。單個驅動板13a的支撐振動部分133的結 構與前述實施例中的驅動板相同。轉折部分132使得頭枕部分131低于支撐振動部 分133的結構也與圖1所示的實施例基本相同。而頭枕部分131與前述實施例不太 相同，其要通過一塊驅動板構成適合于受檢者舒適枕靠的頭枕部。因此，該結構為 位于支撐軸12a的頭枕部一側的驅動板的端頭在驅動板13a的寬度方向上對稱延 伸，形成板狀的所述頭枕部，在該頭枕部的延伸的兩側向上設有豎墻134，在其中 間形成一 U形的受檢者頭部放置部位。
單個驅動板的實施例與兩塊驅動板的例子比較，單個驅動板的激發裝置震動感 較強，舒適性較兩塊驅動板的雙向激發裝置差，但成圖無需后處理，在雙側大腦半 球傳播的剪切波即為對稱，而雙向激發裝置則需經軟件后處理才能形成雙側對稱的 波。
本實用新型提供的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置提供通過驅動板上 的頭枕部使得受檢者頭部進行振動。與現有技術中的口咬式激發裝置相比，本實用 新型提供的激發裝置，其上的電磁線圈與磁共振設備的連接結構相同，但是，其激 發結構進行了創造性的改進，其使得檢査可以較長時間進行而受檢者沒有很大的痛 苦，而本實用新型的驅動板的頭枕部傾斜的端頭形成的凹陷與頭部的兩側和下部都 有接觸，振動的傳遞更加清晰，故而，波形、振幅適用范圍廣，不受病變組織波長 長短的影響。
權利要求1. 一種磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在于包括一個臺架，在該臺架上固設有一支撐軸，在該支撐軸上可轉動地設有至少一個驅動板，該驅動板的位于支撐軸一側的一端上設有一其上的銅線用于連接磁共振彈性成像裝置的低頻正弦信號放大器的輸出接口的電磁線圈，該驅動板的位于支撐軸另一側的一端形成一頭枕部。
2、 根據權利要求1所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在 于在該支撐軸上可轉動地設有兩個驅動板，構成頭部枕式雙向電磁激發裝置，該 兩個驅動板左右平行設置，兩個驅動板的同側的兩個端頭上各設有一其上的銅線用 于連接磁共振彈性成像裝置的低頻正弦信號放大器的輸出接口的電磁線圈，兩個該 驅動板的另一端組合形成一頭枕部。
3、 根據權利要求2所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在 于所述兩個驅動板的形成頭枕部的一端，其各自的驅動板端頭部分相向扭轉傾斜， 在該兩個端頭之間形成一個上大下小的凹陷的頭枕部。
4、 根據權利要求2或3所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特 征在于所述驅動板一在其側面形狀是"Z"形，所述頭枕部與支撐軸之間的一段 驅動板橫向兩次彎折，形成一傾斜段，使得在所述支撐軸兩側的兩部分驅動板部分 高低不同，頭枕部一側較低，在對應頭枕部的下方所述臺架上開設有相應的通孔， 使得驅動板的所述頭枕部下側一部分陷入在該通孔中，而安裝線圈一側驅動板的下 底面高于臺架的上表面。
5、 根據權利要求1所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在 于在該支撐軸上可轉動地設有一個驅動板，構成頭部枕式單向電磁激發裝置，該 驅動板長度方向上的位于所述支撐軸的一側設所述電磁線圈，位于所述支撐軸的另 一側的端頭在驅動板的寬度方向上對稱延伸，形成板狀的所述頭枕部，在該頭枕部 的延伸的兩側向上設有豎墻，在其中間形成一 U形的受檢者頭部放置部位。
6、 根據權利要求5所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在于在設有所述頭枕部的所述支撐軸一側的驅動板部分構成轉折部分和頭枕部分， 所述頭枕部分低于所述支撐軸另一側的支撐電磁線圈的支撐振動部分。
7、 根據權利要求1或5所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在于所述電磁線圈上的銅線為無氧銅線，其在纏繞后的阻抗為8歐姆，使得其 與功率放大器匹配。
8、 根據權利要求1或5所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在于所述電磁線圈與所述驅動板重量相等。
9、 根據權利要求1或5所述的磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，其特征在于在對應所述驅動板的頭枕部一側的最高點的所述臺架的上表面上設有一振 幅定位塊，其與驅動板的距離與驅動板的振幅相適應。
專利摘要本實用新型公開了一種磁共振彈性成像頭部枕式電磁激發裝置，包括一個臺架，在該臺架上固設有一支撐軸，在該支撐軸上可轉動地設有至少一個驅動板，該驅動板的位于支撐軸一側的一端上設有一其上的銅線用于連接磁共振彈性成像裝置的低頻正弦信號放大器的輸出接口的電磁線圈，該驅動板的位于支撐軸另一側的一端形成一頭枕部。本激發裝置充分考慮了臨床實用性和舒適性好，患者易于接受，檢查時，受檢者枕部可大范圍與振動激發裝置相接觸，即使較長時間接受檢查亦無不適反應，一次即可完成常規MRI檢查及MRE檢查。
文檔編號A61B5/055GK201076463SQ20072017359
公開日2008年6月25日 申請日期2007年10月11日 優先權日2007年10月11日
發明者高培毅 申請人:高培毅