一种骨密度检测设备制造技术

本实用新型专利技术公布了一种基于磁共振T2弛豫时间谱的骨密度检测设备，基于磁共振T2弛豫时间谱检测骨密度，包括计算机控制终端、单板磁共振控制器单元、信号放大及开关控制单元和磁体单元；单板磁共振控制器单元包括频率合成及激励信号发射部分和数字检波及数字信号处理部分；所述信号放大及开关控制单元包括低噪声前置放大器、射频放大器、射频开关和Q-switch开关；该设备可应用于骨质疏松症的鉴别，具有快速、无损分析测定骨密度，评价骨质量等功能，具有对生物体完全无害，设备结构简单、体积小、重量轻，测量精度高、操作简便、测量方法可重复性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于磁共振
，涉及生物骨密度检测，尤其涉及一种基于磁共振T2弛豫时间谱的骨密度检测设备。
技术介绍
骨骼是人体中最基本也最为重要的生理结构之一。随着年龄的增长，人们大都存在骨量流失的情况；如果骨量流失特别严重，就会发生骨质疏松症。骨质疏松症不仅会增加骨折的风险，还会造成多种并发症，严重威胁着人类健康。一般来说，骨质疏松症患者的骨骼结构没有特别明显的变化，变化比较显著的是骨骼的质量(Quality)。为了将骨骼的质量(Quality)定量化，一般选取骨矿物质密度BMD(BoneMineralDensity)作为衡量骨质量的参数。现行测量BMD数据的主要方法有单光子吸收测定法、双能X射线吸收测定法、定量CT法和超声波测定法。单光子吸收测定法由于准确度低、重复性差，已经逐渐淘汰。大多数情况下，采用双能X射线吸收测定法测定骨密度BMD数据。双能X射线吸收测定法，又称DEXA(DualEnergyX-rayAbsorptiometry)，其基本原理是根据透过组织的两束不同能量的X线光束里电子数目以及能量的减少，来定量分析透过组织的厚度与密度。DEXA是现行的主流诊断方法，技术成熟且其测定的骨密度数据可以在一定程度上反映骨骼质量的好坏。但是不同厂家的产品、不同操作员去测量，骨密度数据存在差异性。更严重的是该方法存在一定剂量的X射线辐射，对于人体有一定损伤，不宜频繁测量，骨密度数据的跨时间比较受到限制。定量CT的方法又称QCT(QuantityComputedTomography)，可以在现有的计算机断层扫描仪上改进实现，但是需要新增专用的软件。与DEXA不同，它测量的是体积的骨密度数据(g/cm3)，是真实的密度数据。但是QCT的辐射剂量高于DEXA，且设备庞大、费用昂贵，难以推广。超声测定的方法实际上测量的不是骨密度数据，而是根据测量的声波的声速值SOS(SpeedofSound，单位：m/s)和宽带超声波衰减值BUA(BroadbandUltrasoundAttenuation，单位：dB/MHz)经过计算得到定量超声波骨强度QUS(QuantityUltrasoundStiffness)数据。QUS测量方法与DEXA测量方法相比，不存在电离辐射，对身体无害。但是经过试验对比，QUS数据与DEXA测得的BMD数据相比，相关性较低，准确性无法保证，只具有一定的参考价值，很难用于临床测量诊断。近几年随着磁共振成像技术的不断发展，由于其具有完全无创、精确度高等特点越来越受到医学领域的重视。磁共振成像技术在骨科中的应用发展尤其迅速，主要应用于骨骼创伤、骨肿瘤和软组织病变等方面的鉴别与诊断。但是，现有的磁共振成像设备和方法采集回波时间较长，不能够采集到极短回波时间下的骨组织信号，较少应用于对骨密度的检测中。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供一种基于磁共振T2弛豫时间谱的骨密度检测设备，通过设计磁共振硬件设备缩短设备回波时间至超短回波时间UTE(Ultra-shortEchoTime，范围即回波时间短于100微秒)，能够采集到T2弛豫时间极短的骨组织信号，再经过数学反演得到T2弛豫时间谱等数据，进一步将T2弛豫时间谱与定量测定的骨密度数据相结合，最终达到正确测量骨密度的目的。本技术提供的技术方案是：一种骨密度检测设备，所述检测设备基于磁共振T2弛豫时间谱检测骨密度，包括计算机控制终端1、单板磁共振控制器单元2、信号放大及开关控制单元3和磁体单元4，所述计算机控制终端1连接单板磁共振控制器单元2，单板磁共振控制器单元2与信号放大及开关控制单元3相连接，信号放大及开关控制单元3和磁体单元4相连接；所述计算机控制终端1用于控制整套设备系统的工作流程，同时接收并处理所述单板磁共振控制器单元2采集的信号，得到T2弛豫时间谱；所述单板磁共振控制器单元2用于产生磁共振序列并采集得到原始磁共振信号；所述信号放大及开关控制单元3用于放大采集到的信号和控制射频线圈的开关；所述磁体单元4用于保持检测区域环境的恒温和构建区域静磁场。上述骨密度检测设备中，进一步地，所述单板磁共振控制器单元2包括频率合成及激励信号发射部分5和数字检波及数字信号处理部分6；所述信号放大及开关控制单元3包括低噪声前置放大器7、射频放大器8、射频开关9和Q-switch开关10；所述频率合成及信号发射激励部分5产生磁共振激励信号序列，经过射频放大器8传输至射频线圈，此时射频开关9为信号激励状态；射频线圈在信号序列激励样本后经射频开关9及Q-switch开关10的共同控制，切换至信号采集状态，采集得到原始磁共振信号；所述原始磁共振信号经低噪声前置放大器7放大后，由数字检波与数字信号处理部分6进行预处理后传输回计算机控制终端1，由计算机控制终端1处理所述信号得到T2弛豫时间谱，作为检测得到的最终数据结果。上述骨密度检测设备中，进一步地，所述单板磁共振控制器单元2将多个高度集成的电子芯片集成在一块电路板上，用于实现磁共振测量功能；本技术实施例中，所述电路板的尺寸为\220mm×100mm\，极大地简化了磁共振设备的结构，使得设备具有便携性和可移动性；多个高度集成的电子芯片主要包括德州仪器(TI)生产的数字信号处理(DSP)芯片LF2407、ALTERA公司生产的现场可编程门阵列FPGA(Field－ProgrammableGateArray)芯片EP3C55F484C8、FPGA的供电芯片(型号为TPS74401)、FPGA的配置芯片EPCS16和数模转换(DA)芯片AD9742。上述骨密度检测设备中，进一步地，所述单板磁共振控制器能够缩短设备回波时间至超短回波时间UTE(Ultra-shortEchoTime，范围即回波时间短于100微秒)，能够采集到T2弛豫时间极短的骨组织信号。上述骨密度检测设备中，进一步地，Q-switch开关10是带有线圈品质因子切换开关(Q-switch)，通过该Q-switch开关可以使线圈在激励信号发射与磁共振信号接收两种工作模式之间快速转换，极大缩短磁共振信号采集时间，从而采集到骨骼组织本身极短衰减时间的磁共振信号。上述骨密度检测设备中，进一步地，所述磁体单元4包括温控装置11、永磁体12与发射和接收用线圈13；所述永磁体12提供主频为10.71MHz的磁场；所述永磁体12是一种开放式的可移动磁体，样品口径达120mm，不仅适用于各种小动物的骨组织测量，而且适用于人体前臂骨组织等测量对象体积较大的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨密度检测设备，其特征是，所述检测设备基于磁共振T2弛豫时间谱检测骨密度，包括计算机控制终端(1)、单板磁共振控制器单元(2)、信号放大及开关控制单元(3)和磁体单元(4)，所述计算机控制终端(1)连接单板磁共振控制器单元(2)，单板磁共振控制器单元(2)与信号放大及开关控制单元(3)相连接，信号放大及开关控制单元(3)和磁体单元(4)相连接；所述单板磁共振控制器单元(2)用于产生磁共振序列和采集得到原始磁共振信号；所述信号放大及开关控制单元(3)用于放大采集到的信号和控制射频线圈的开关；所述磁体单元(4)用于保持检测区域环境的恒温和构建区域静磁场；所述计算机控制终端(1)用于控制整套设备系统的工作流程，同时接收并处理所述单板磁共振控制器单元(2)采集到的信号从而得到T2弛豫时间谱。

【技术特征摘要】
2015.06.30 CN 20151036704231.一种骨密度检测设备，其特征是，所述检测设备基于磁共振T2弛豫时间谱检测骨密度，包括计算机控制终端(1)、单板磁共振控制器单元(2)、信号放大及开关控制单元(3)和磁体单元(4)，所述计算机控制终端(1)连接单板磁共振控制器单元(2)，单板磁共振控制器单元(2)与信号放大及开关控制单元(3)相连接，信号放大及开关控制单元(3)和磁体单元(4)相连接；所述单板磁共振控制器单元(2)用于产生磁共振序列和采集得到原始磁共振信号；所述信号放大及开关控制单元(3)用于放大采集到的信号和控制射频线圈的开关；所述磁体单元(4)用于保持检测区域环境的恒温和构建区域静磁场；所述计算机控制终端(1)用于控制整套设备系统的工作流程，同时接收并处理所述单板磁共振控制器单元(2)采集到的信号从而得到T2弛豫时间谱。
2.如权利要求1所述骨密度检测设备，其特征是，所述单板磁共振控制器单元(2)包括频率合成及激励信号发射部分(5)和数字检波及数字信号处理部分(6)；所述单板磁共振控制器单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王为民，李成伟，范东伟，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：新型
国别省市：北京;11