一种开放式磁共振心磁检测设备制造技术

本发明专利技术提供了一种开放式磁共振心磁检测设备，该检测设备包括三轴磁场稳定器、共振激励线圈、弱磁矩阵探头、心电同步探头、环境噪音检测探头和数据采集处理系统，磁共振心磁检测设备检测心脏在心脏心肌细胞极化、去极化过程中生物电流产生的磁场分布，反演心肌细胞活跃状态，同时利用磁共振原理检测心脏在收缩、舒张过程中的血流变化，利用两路信号联动为心肌缺血、心脏病早期检测提供诊断方法。本发明专利技术利用磁共振与心磁信号对心脏供血状态进行耦合检测，可以有效的对缺血性心脏病进行早期检测；再者，磁共振检测关键部件与心磁检测关键部件共用磁场稳定器与弱磁矩阵探头，大幅简化了系统复杂性，提升了设备的紧凑特性。提升了设备的紧凑特性。提升了设备的紧凑特性。

【技术实现步骤摘要】
一种开放式磁共振心磁检测设备


[0001]本专利技术属于心磁、磁共振检测
，尤其涉及一种开放式磁共振心磁检测设备。

技术介绍

[0002]心磁图检查(magnetocardiography，MCG)是一种对心脏电磁功能进行无损、无创、无辐射检测的技术，可检查及显示心脏活动所引起的局部磁场讯号，适用于包括孕妇在内的广泛人群，尤其是对冠心病的早期检测非常准确。
[0003]目前绝大多数心磁图仪都是采用屏蔽室或屏蔽筒等封闭式检测环境，存在造价高、维护成本大，且重量沉、不易部署等问题，国内临床推广缓慢。此外，封闭的检测环境还可能引起患者的幽闭恐惧症。在应用方面，单独的心磁检测存在较大误差，且缺少直观反应心脏活动血流量变化的参数，容易引起判断疾病依据不足、误诊等问题。而屏蔽室或屏蔽筒又增加了设备的成本，且设备体积较大，对幽闭恐惧症等患者的带来极大心理压力。因此有必要专利技术一种开放式的磁共振心磁检测设备。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种开放式的磁共振心磁检测设备，用以解决目前使用屏蔽室或屏蔽筒带来的幽闭环境对人体测试时的影响，以及高造价，高费用，测试时间长等问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出一种磁共振心磁检测设备，包括三轴磁场稳定器1、共振激励线圈2、弱磁矩阵探头3、心电同步探头4、环境噪音检测探头5和数据采集处理系统，心电同步探头4设有三路并分别设于被测者两手腕处与左脚腕处，测试时与弱磁矩阵探头3进行心电、心磁数据的同步采集；所述磁共振心磁检测设备检测心脏在心脏心肌细胞极化、去极化过程中生物电流产生的磁场分布，反演心肌细胞活跃状态，同时利用磁共振原理检测心脏在收缩、舒张过程中的血流变化，利用两路信号联动为心肌缺血、心脏病早期检测提供诊断方法。
[0006]优选的，三轴磁场稳定器1包括三轴正交放置且互不导通的Helmholtz线圈，驱动Helmholtz线圈的电源，主动控制电路,以及固定在Helmholtz线圈之上且可空间多自由度调整的高磁导率介质，三轴磁场稳定器1通过控制Helmholtz线圈电流，配合高磁导率介质在空间的特定分布抵消环境噪音磁场和环境梯度磁场，使得待测区域维持稳定、均匀的磁场检测环境；三轴磁场稳定器1同时施加特定大小方向的磁场用以磁化人体内部氢原子，氢原子在外加磁场作用下会产生磁化并产生拉莫尔进动。
[0007]优选的，共振激励线圈2用以产生与拉莫尔进动频率一致的脉冲磁场，人体内的氢原子在脉冲磁场作用下会产生共振，并随着时间变化产生自旋弛豫，自旋弛豫引起宏观磁场变化，由置于人体胸口的弱磁矩阵探头3检测，由于血液包含大量水分子,血流进出心脏的过程会由弱磁矩阵探头3实现空间分布与强度检测；同时，心脏心房细胞、心室细胞依次收缩过程中产生的电生理信号也会转化成为磁场，利用弱磁矩阵探头3对心脏各个区域心
肌细胞的工作状态进行成像检测。
[0008]优选的，三轴磁场稳定器1整体长宽高为200*200*150cm，为弱磁矩阵探头3提供良好、稳定的磁场屏蔽环境，Helmholtz线圈宽度均为3cm，Helmholtz线圈外层以铝型材料封装；被测者使用无磁移动座椅11或者无磁移动床7进入检测设备。
[0009]优选的，三轴磁场稳定器1内部存在磁场梯度补偿机制6，利用四个铁磁杆10或者四个铁磁球进行磁场梯度补偿，铁磁杆10或者铁磁球在各自的方向上伸缩，最大伸缩距离为10cm，其中，
[0010]当使用无磁移动床7时，上下铁磁杆10或者上下铁磁球沿z轴移动，移动距离为
±
70cm，左右铁磁杆10沿y轴、z轴进行移动，y轴可移动距离为
±
60cm，z轴可移动距离为
±
70cm；
[0011]当使用无磁移动座椅11时，前后铁磁球沿x轴移动，移动距离为
±
70cm，左右铁磁球沿y轴、z轴进行移动，y轴可移动距离为
±
60cm，z轴可移动距离为
±
70cm。
[0012]优选的，采用磁场梯度线圈12来替换铁磁杆10或者铁磁球，磁场梯度线圈12包括两组线圈，分布于三轴Helmholtz线圈内侧x轴，y轴方向，单线圈整体大小为1000*1000mm，线圈截面宽度为30mm。
[0013]优选的，共振激励线圈2采用外层封装铝型材料的圆环线圈或者方形环线圈9，位于主磁场方向，被测者z轴正方向一侧，其中，
[0014]当采用圆环线圈时，整体直径为100cm，线圈界面直径为5cm或者10cm；
[0015]当采用方形环线圈9时，整体大小为150*150cm，宽度为3cm,或者，整体大小为100*100cm，宽度为10cm。
[0016]优选的，弱磁矩阵探头3采用OPM矩阵探头，三轴磁场稳定器1的中央有两组分别位于人体胸腔前后的移动式OPM矩阵探头，每组矩阵探头为4*4，共16个；两组OPM矩阵探头同步采集被测者心脏磁信号与心脏供血信号，并由数据采集系统绘制出心磁图像与心脏供血数据图像；弱磁矩阵探头3的四角位置处为环境噪音检测探头5，位于心磁信号接收范围之外，上下探头实时监控屏蔽后的环境噪音，并对人体移动产生的噪音波动进行消减；被测者两手腕处与左脚腕处各有一个心电同步探头4，测试时与OPM矩阵探头进行心电、心磁数据的同步采集，
[0017]优选的，弱磁矩阵探头3搭配可精确控速的旋转平台13以及同步旋转的WIFI采集卡进行探头同步旋转检测，其中，在探头高速旋转中，心脏血流产生的磁场信号和心肌收缩过程产生的磁场信号，会被旋转探头调制，相当于利用旋转探头展宽信号频域，而噪音信号呈现随机性，在探头旋转周期中经过积分趋近零，在后期数值处理获得更高的信噪比。
[0018]优选的，采用感应线圈8来替换弱磁矩阵探头3，环境噪音检测探头5位于感应线圈8的上方，位于心磁信号可接收范围之外，用于实时监控屏蔽后的环境噪音。
[0019]本专利技术的目的还在于提供一种开放式磁共振心磁检测方法，包括以下步骤：
[0020]被测者进入测试空间内后，启动主动控制电路抵消环境噪音；
[0021]启动弱磁矩阵探头3，环境噪音检测探头5获取环境噪音数据，所述检测设备实时监控当前环境噪音是否符合检测条件；OPM矩阵探头开始采集被测者心磁信号数据，并由程序处理为磁场数据后，绘制成心脏磁场图像，并自动进行计算；同时，打开共振激励线圈2，同步检测心脏供血数据，具体为：共振激励线圈2发射频射脉冲信号，从而引起体内氢核共
振，同步检测心脏磁共振信息，并由数据采集系统得到心脏供血数据图像。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0023]1)本专利技术利用磁共振与心磁信号对心脏供血状态进行耦合检测，可以有效的对缺血性心脏病进行早期检测；再者，磁共振检测关键部件与心磁检测关键部件共用磁场稳定器与弱磁矩阵探头，大幅简化了系统复杂性，提升了设备的紧凑特性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开放式磁共振心磁检测设备，包括三轴磁场稳定器(1)、共振激励线圈(2)、弱磁矩阵探头(3)、心电同步探头(4)、环境噪音检测探头(5)和数据采集处理系统，其特征在于，心电同步探头(4)设有三路并分别设于被测者两手腕处与左脚腕处，测试时与弱磁矩阵探头(3)进行心电、心磁数据的同步采集；所述磁共振心磁检测设备检测心脏在心脏心肌细胞极化、去极化过程中生物电流产生的磁场分布，反演心肌细胞活跃状态，同时利用磁共振原理检测心脏在收缩、舒张过程中的血流变化，利用两路信号联动为心肌缺血、心脏病早期检测提供诊断方法。2.根据权利要求1所述的一种开放式磁共振心磁检测设备，其特征在于，三轴磁场稳定器(1)包括三轴正交放置且互不导通的Helmholtz线圈、驱动Helmholtz线圈的电源、主动控制电路以及固定在Helmholtz线圈之上且可空间多自由度调整的高磁导率介质，三轴磁场稳定器(1)通过控制Helmholtz线圈电流，配合高磁导率介质在空间的特定分布抵消环境噪音磁场和环境梯度磁场，使得待测区域维持稳定、均匀的磁场检测环境；三轴磁场稳定器(1)同时施加特定大小方向的磁场用以磁化人体内部氢原子，氢原子在外加磁场作用下会产生磁化并产生拉莫尔进动。3.根据权利要求2所述的一种开放式磁共振心磁检测设备，其特征在于，共振激励线圈(2)用以产生与拉莫尔进动频率一致的脉冲磁场，人体内的氢原子在脉冲磁场作用下产生共振，并随着时间变化产生自旋弛豫，自旋弛豫引起宏观磁场变化，由置于人体胸口的弱磁矩阵探头(3)检测，由于血液包含大量水分子,血流进出心脏的过程会由弱磁矩阵探头(3)实现空间分布与强度检测；同时，心脏心房细胞、心室细胞依次收缩过程中产生的电生理信号也会转化成为磁场，利用弱磁矩阵探头(3)对心脏各个区域心肌细胞的工作状态进行成像检测。4.根据权利要求3所述的一种开放式磁共振心磁检测设备，其特征在于，三轴磁场稳定器(1)的整体长宽高为200*200*150cm，为弱磁矩阵探头(3)提供良好、稳定的磁场屏蔽环境，Helmholtz线圈宽度均为3cm，Helmholtz线圈外层以铝型材料封装；被测者使用无磁移动座椅(11)或者无磁移动床(7)进入检测设备。5.根据权利要求1所述的一种开放式磁共振心磁检测设备，其特征在于，三轴磁场稳定器(1)的内部存在磁场梯度补偿机制(6)，利用四个铁磁杆(10)或者四个铁磁球进行磁场梯度补偿，铁磁杆(10)或者铁磁球在各自的方向上伸缩，最大伸缩距离为10cm，其中，当使用无磁移动床(7)时，上下铁磁杆(10)或者上下铁磁球沿z轴移动，移动距离为
±
70cm，左右铁磁杆(10)沿y轴、z轴进行移动，y轴可移动距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：高琦，赖凌峰，岳宇宾，顾晨，
申请(专利权)人：北京原力辰超导技术有限公司，
类型：发明
国别省市：