[发明专利]头部制动消除磁共振成像运动伪影的电流变装置

说明书

头部制动消除磁共振成像运动伪影的电流变装置，包括囊状绝缘层，囊状绝缘层的非被检查者头部接触面粘贴在支撑曲面的内侧，囊状绝缘层非被检查者头部接触面的内侧粘贴有硬曲面正电极，囊状绝缘层被检查者头部接触面的内侧粘贴有软曲面负电极、外侧粘贴有降噪声层，囊状绝缘层的腔体内盛放有液态的ERF，在硬曲面正电极的中心位置设置有头枕部支架，ERF囊中ERF在高电场强的作用下，发生电流变效应瞬间使ERF从液体变成固体，形成固化ERF“模具”紧贴头部制动、消除头部MRI运动伪影，去除电场使ERF瞬间从固体回到液体，释放被“镶嵌”的头部，本发明兼顾舒适感和制动效果，能耗低、毫秒级工作状态切换以及反复使用环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及利用电流变效应设计一种头部制动消除磁共振成像运动伪影的电流变装置。

背景技术

头部的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)(相对于电子计算机断层扫描成像(Computed Tomography,CT))不仅避免了X-射线辐射蓄积导致癌变的风险，还可以避免使用造影剂造成对组织和器官造成的感染、化学和物理伤害，当然头部MRI还具有无电离辐射、可以多参数成像和任意层面成像、以及可获得正常-病理软组织的良好对比度和高时空分辨率等诸多优势。因此，在脑部疾病(包括脑血管病、脑部肿瘤、畸形和意外损伤等)筛查、诊断和鉴别诊断中，MRI具有无可取代的优势。

头部MRI检查过程因头部较长时间(如30min)在电磁场、噪音大、幽闭环境，容易产生紧张恐惧心理，而出现躁动、轻微震颤及随机不自主运动等就会给头部MRI带来影响成像效果的运动伪影。通常多采用协助按抚检查者头部，或使用带凹槽的枕头、夹板夹持、海绵垫或布条捆绑等简单粗糙方式来固定被检查者的头部，这些方法繁琐费事、舒适度不高，往往不能取得良好的固定效果。针对上述问题，中国专利201610651921.3公开了一种在人头部和MRI头部线圈之间的、并覆盖头后部、头枕部、头部两侧及双耳部位的气囊(从微分几何角度讲是同胚0亏格的)，尽管该设计具有轻便、舒适、操作方便可控、耳罩降噪等优点，但是该发明具有如下不足：1)充气和放气耗时过长，这是一个致命的缺点，因MRI机时非常昂贵且被检查者等待时间过长；2)气囊太硬时，头部制动效果好，却会让头部因两侧气囊高压压迫加剧人的躁动不适感；气囊硬度不够又会导致头部制动效果变差。可见，用气囊头部固定在舒适感和制动效果上两者是很难兼顾的。3)气囊耳罩位置不能随个体耳朵位置的变化而改变，这可降低降噪效果。

电流变效应(Electrorheological Effect,ERE)(Z.P.Shulman,et al.,Journalof Non-Newtonian Fluid Mechanics,1981,8,29-41)是指电流变液(ElectrorheologicalFluids,ERF)在施加电场时快速地、无级地且可逆地改变其表观粘度，甚至在电场的作用下使ERF从液体无级地变为固体，在取消电场作用时又可迅速地、可逆地从固体变成液体。因此可以利用ERE中的ERF加电场后颗粒纤维化，使ERF粘度大幅度升高直至变硬固化，从而达到固定头部的目的。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种头部制动消除磁共振成像运动伪影的电流变装置，基于ERE原理，将特定ERF填充在一个软性的、同胚0亏格的完整曲面三维体积内，该曲面三维体积内设计有曲面对曲面的类似电容器结构的对电极。该软性曲面对电极被固定于适合头部轮廓的相应硬质有机材料的支撑曲面的内壁，该支撑曲面被固定在MRI头部线圈内，其弯曲度不仅要使头部进出自如，克服了气囊固定方法中充气和放气耗时长的缺陷，该发明很好地兼顾了头部制动效果和被检查者舒适感，在MRI即将工作但还没给该电流变装置加电场时，被检查者在平躺舒适体位下，使液态ERF保持7-20mm均匀厚度，并包裹被检查者的头颅后部、头顶部、头部两侧及双耳部位，给该电流变装置加电场后，使紧贴于上述部分头颅部位的ERF从液体变成具有相当的机械强度的“固体”曲面，像固定头部的“模具”，从而严丝合缝地紧贴上述头颅部位，起到制动头部消除甚至消除MRI中运动伪影的作用。