用于便携式核磁共振血管检测装置的探头.pdf

一种用于便携式核磁共振血管检测装置的探头属于医学诊断技术领域。该探头包括可对血管径向和纵向进行同时成像的径向成像部件和纵向成像部件以及连接径向成像部件和轴向成像部件的圆柱型轭铁。径向成像部件包括两个圆柱型永磁体和一个射频线圈，主要用于血管的病变特征分析；轴向成像部件包括两个半圆柱型永磁体、一个射频线圈和一个梯度磁场线圈，主要用于探头在血管内部的路径识别与规划。

1.  一种用于便携式核磁共振血管检测装置的探头，其特征在于该探头包括可对血管径向(X)和轴向(Z)进行同时成像的径向成像部件(110)和轴向成像部件(120)以及连接径向成像部件(110)和轴向成像部件(120)的圆柱型轭铁(130)；
所述的径向成像部件(110)包括第一圆柱型永磁体(111)和第二圆柱型永磁体(112)以及一个射频线圈(113)，其中第一圆柱型永磁体(111)和第二圆柱型永磁体(112)沿探头的轴向排列并留有一定的轴向空隙(115)，射频线圈(113)置于两个圆柱型永磁体之间轴向间隙(115)的支撑板(114)上且其法向与探头的轴向相垂直；
所述的轴向成像部件(120)包括第一半圆柱型永磁体(121)和第二半圆柱型永磁体(122)、一个射频线圈(123)、一个梯度磁场线圈(124)，其中第一半圆柱型永磁体(121)和第二半圆柱型永磁体(122)呈对称分布于探头轴线的两侧且两个半圆柱型永磁体之间留有一定的径向空隙(125)形成一个矩形凹槽，射频线圈(123)置于两个永磁体的端面上且其法线方向与探头的轴向相一致，梯度磁场线圈(124)置于两个半圆柱型永磁体径向间隙(125)的矩形凹槽中且其法向与探头的轴向相垂直。

2.  根据权利要求1所述的一种用于便携式核磁共振血管检测装置的探头，其特征在于所述的径向成像部件(110)中，第一圆柱型永磁体(111)和第二圆柱型永磁体(112)分别沿着第一磁化方向(201)和第二磁化方向(202)被磁化，在径向成像区域(403)产生平行于轴向的且具有径向梯度的静态非均匀磁场(203)，射频线圈(113)在信号发射期间产生与静态非均匀磁场(203)的方向相垂直的射频磁场(204)而在信号接受期间作为信号接受器。

3.  根据权利要求1所述的一种用于便携式核磁共振血管检测装置的探头，其特征在于所述的轴向成像部件(120)中，第一半圆柱型永磁体(121)和第二半圆柱型永磁体(122)分别沿着第三磁化方向(301)和第四磁化方向(302)被磁化，轴向成像区域(404)产生平行于径向且具有一定轴向梯度的静态非均匀磁场(303)，射频线圈(123)在信号发射期间产生与静态非均匀磁场(303)的方向相垂直的射频磁场(304)而在信号接受期间作为信号接受器，梯度磁场线圈(124)产生与非均匀静态磁场(303)的方向相一致的但具有径向梯度的静态磁场。

用于便携式核磁共振血管检测装置的探头
技术领域
本发明涉及一种核磁共振血管检测探头，用于便携式核磁共振成像系统，属于医学诊断技术领域。
背景技术
随着医疗诊断设备的不断发展，目前可用于血管疾病诊断的装置多达十几种。但是真正在临床中取得重大应用的主要有：数字减影血管造影诊断仪(DSA)、计算机断层扫描技术(CT)、超声诊断技术、核磁共振成像技术(MRI)等。
研究发现，心血管疾病的发生不仅与血管的狭窄程度有关，而且与形成血管狭窄的斑块的成份有关。很多情况下急性冠状动脉事件的发生并无严重的血管狭窄，而仅存在中等或者轻度血管狭窄。因此对于心血管疾病的诊断，不仅需要从形态学上分析以确定血管的狭窄程度，而且还需要从功能学上分析以确定引起血管狭窄的斑块的成份。由于血管内壁斑块的形成更多的是一种血管内壁的炎性反应，因此为了实现对心血管疾病的早期预防以防止斑块进一步形成，所提供的医疗诊断装置还应该能够鉴别血管内壁存在的炎性细胞。
数字减影血管造影技术利用X射线分别穿过注射造影剂前后的血管进行投影成像，然后运用数字图像处理技术对两张投影图像相减以消除骨骼和软组织等结构，最终获得血管图像。数字减影血管造影术的优点在于一次扫描就能够大面积实时成像且能较为精确的识别血管狭窄处位置，但其缺点是不能检测斑块的成份，同时注射的造影剂对人体容易引起过敏反映特别是容易造成对人体肾脏部位的伤害。
CT利用人体各种组织(包括正常和异常组织)对X射线吸收不等这一特性进行成像。虽然CT属于一种无创检测技术，但是其在检测过程中对人体的辐射较大。除此之外，CT应用于血管检测时，也不能够很好的识别血管内壁斑块的成份。
超声诊断技术的原理是采用超声波诊断装置向生物体组织内发送超声波脉冲，并接收生物体内声阻抗不同位置上所反射回来的脉冲信号，之后将接收到的信号图像化。普通的超声诊断装置是无创的，成本较为低廉，但是其应用于血管测查时，成像精度比较低，难以满足临床的需要。血管内超声(IVUS)诊断通过安装在血管内介入导管上的超声探头发出超声波并记录回声，通过换能器转换为血管截面图像，其成像精度与分辨率大为提高，在200到300微米之间，横向分辨率大约为250微米。血管内超声能够提供实时的血管截面图像，操作容易安全性能高，通常被用来分析血管的狭窄率和识别斑块的特征，但是对于血管内壁相同回声的组织，仍无法准确判别。
电子、质子、中子都具有自旋和磁矩的特征，当机体置入磁场中之后，机体的质子都会被磁化，倾向于磁场的方向一致或相反方向排列，根据质子的密度或者质子磁化时间的不同进行成像即为核磁共振成像技术(MRI)。核磁共振成像技术能获得较为全面的血管病变信息，包括血管的解剖学结构，斑块成份及发炎情况。传统的MRI技术应用于心血管疾病诊断时，需要巨大的磁体和线圈包围患者，使患者置身于一个幽闭的磁场空间中。这样既增大了整个装置的体积和成本，同时幽闭的空间也容易造成患者的不适与恐慌，特别是对于具有“幽闭恐惧症”的患者。除此之外，由于心血管距离人体皮肤表面较远，传统的MRI技术应用于心血管疾病诊断时，对血管组织的分辨率也较低。
美国专利NO.6704594和NO.2006/0084861公开了一种核磁共振成像装置，成像所需的磁体、射频线圈和梯度线圈均集成在一个介入导管上，在对血管进行检测过程中，采用介入微创的方式核磁共振探头伸入血管内部进行局部成像。但是探头的设计决定了该装置在血管检测过程中需要借助于其它的成像设备(例如X光机)对探头进行定位。
发明内容
技术问题：针对以上心血管疾病诊断装置存在的问题，本发明提供一种用于便携式核磁共振血管检测装置的探头，检测过程中无需借助于其它成像设备，在降低核磁共振装置的体积和成本的同时实现心血管疾病的精确诊断和病情预测。
发明内容：本发明提供的用于便携式核磁共振血管检测装置的探头，包括可对血管径向和轴向进行同时成像的径向成像部件和轴向成像部件以及连接径向成像部件和轴向成像部件的圆柱型轭铁；
所述的径向成像部件包括第一圆柱型永磁体和第二圆柱型永磁体以及一个射频线圈，其中第一圆柱型永磁体和第二圆柱型永磁体沿探头的轴向排列并留有一定的轴向空隙，射频线圈置于两个圆柱型永磁体之间轴向间隙的支撑板上且其法向与探头的轴向相垂直；
所述的轴向成像部件包括第一半圆柱型永磁体和第二半圆柱型永磁体、一个射频线圈、一个梯度磁场线圈，其中第一半圆柱型永磁体和第二半圆柱型永磁体呈对称分布于探头轴线的两侧且两个半圆柱型永磁体之间留有一定的径向空隙形成一个矩形凹槽，射频线圈置于两个永磁体的端面上且其法线方向与探头的轴向相一致，梯度磁场线圈置于两个半圆柱型永磁体径向间隙的矩形凹槽中且其法向与探头的轴向相垂直。
所述的径向成像部件中，第一圆柱型永磁体和第二圆柱型永磁体分别沿着第一磁化方向和第二磁化方向被磁化，在径向成像区域产生平行于轴向的且具有径向梯度的静态非均匀磁场，射频线圈在信号发射期间产生与静态非均匀磁场的方向相垂直的射频磁场而在信号接受期间作为信号接受器。
所述的轴向成像部件中，第一半圆柱型永磁体和第二半圆柱型永磁体分别沿着第三磁化方向、第四磁化方向被磁化，轴向成像区域产生平行于径向且具有一定轴向梯度的静态非均匀磁场，射频线圈在信号发射期间产生与静态非均匀磁场的方向相垂直的射频磁场而在信号接受期间作为信号接受器，梯度磁场线圈产生与非均匀静态磁场的方向相一致的但具有径向梯度的静态磁场。
连接探头径向成像部件和轴向成像部件的圆柱型轭铁用于屏蔽径向成像部件和径向成像部件产生的磁场之间的相互干扰。
探头通过绕其轴向旋转，利用径向成像部件在径向成像区域可获得血管的二维截面图像，用于血管被检测部位的病变特征分析，利用纵向成像部件在轴向成像区域可获得沿探头轴向前进方向血管的三维图像，用于探头在被检测血管内部的路径识别与规划。
探头经纵向成像部件产生的血管三维图像引导下沿探头轴向进给，利用径向成像部件可获得一系列血管二维截面图像，采用图像的三维重建技术对这些血管二维截面图像进行三维重建可获得被检测血管部位的三维模型。
有效效果：本发明提供了一种用于便携式核磁共振血管检测装置的探头，用于核磁共振成像系统，其探头包括两个成像区域，分别用于疾病的检测和探头的定位与路径识别，因此无需借助于其它成像设备即可显示探头在血管中的位置。
本发明提供了一种用于便携式核磁共振血管检测装置的探头，采用微创介入的手段，探头植入血管内部进行检测，信号的发射和接收更接近于待诊断的血管部位，可提高成像的分辨率和诊断结果的精确性，同时也降低了整个检测装置的体积，实现整个检测装置在诊断实验室中的可移动性。
附图说明
以下结合附图和具体实例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明所述的一种便携式核磁共振血管检测探头的示意图。
图2为图1所示的核磁共振探头径向成像部件其成像区域磁场分布图示。
图3为图1所示的核磁共振探头轴向成像部件其成像区域磁场分布图示。
图4为图1所示的核磁共振探头植入血管内部进行血管检测时的示意图。
具体实施方式
结合附图，如图1所示的是一种便携式核磁共振血管检测探头的示意图，包括可对血管径向X和轴向Z同时成像的径向成像部件110和轴向成像部件120以及连接径向成像部件110和轴向成像部件120的圆柱型轭铁130。径向成像部件110的第一圆柱型永磁体111和第二圆柱型永磁体112沿探头的轴向Z排列并留有一定的轴向间隙115，射频线圈113安装在轴向间隙115中的两个支撑板114上，且射频线圈113的法向与探头的轴向Z相垂直。轴向成像部件120的第一半圆柱型永磁体121和第二半圆柱型永磁体122呈对称分布于探头轴线的两侧，且第一半圆柱型永磁体121和第二半圆柱型永磁体122之间留有一定的径向空隙125，射频线圈123置于第一半圆柱型永磁体121和第二半圆柱型永磁体122的端面上，且射频线圈123的法向与探头的轴向相一致，梯度磁场线圈124置于径向间隙125的矩形凹槽中，且梯度磁场线圈124的法向与探头的轴向Z相垂直。
图2中探头径向成像部件110的第一圆柱型永磁体111和第二圆柱型永磁体112分别沿两个不同的角度即第一磁化方向201和第二磁化方向202被磁化，在径向成像区域产生平行于探头轴向且具有径向梯度的静态磁场203，用于磁化成像区域的质子，射频线圈113在信号发射阶段产生垂直于静态磁场203的射频磁场204，用于激发质子的磁共振。
图3中探头轴向成像部件120的第一半圆柱型永磁体121和第二半圆柱型永磁体122沿两个不同的角度即第三磁化方向301和第四磁化方向302被磁化，在永磁体端面的上方即轴向成像区域产生平行于径向具有轴向梯度的静态磁场303，用于磁化成像区域的质子，梯度磁场线圈124产生与静态磁场303方向相一致且具有径向梯度的静态磁场，用于对轴向成像进行空间编码。射频线圈123在信号发射阶段产生垂直于静态磁场303的射频磁场304，用于激发质子的磁共振。
图4中核磁共振探头402通过微创介入的方式植入血管405内部，核磁共振成像系统(图中未标出)通过驱动缆线401，驱动探头402按照一定的速度绕其轴向Z旋转，并驱动径向成像部件110和轴向成像部件120分别在径向成像区域403和轴向成像区域404对血管进行成像。利用径向成像部件110可获得血管的二维截面图像，主要用于被检测血管部位的病变特征分析，利用轴向成像部件120可获得沿探头轴向前进方向的血管三维图像，主要用于探头在被检测血管内部的路径识别与规划，当然纵向成像部件也可用来对血管内部血液的成分和流速进行分析。如果探头在驱动缆线401的驱动下，并经轴向成像部件120获得的血管三维图像引导下沿探头轴向Z进给，利用径向成像部件110还可获得一系列血管二维截面图像，采用图像的三维重建技术对这些血管二维截面图像进行三维重建可获得被检测血管部位的三维模型。