[发明专利]一种基于光纤测温原理的“量热法”SAR值测量装置

说明书

本发明是有关于一种基于光纤测温原理的“量热法”SAR值测量装置，由“量热法”SAR值测量的模体和光纤测温装置组成。模体横截面为椭圆，其上部设有平台，平台与椭圆的短轴外径相切，平台上有设有注水口，模体内填充与人体躯干组织平均电磁学特性参数一致的溶液。光纤测温装置由计算机、光纤测温探头和测温装置主机组成，通过电脑串口与测温装置主机进行通信，实现与测温装置主机的通信和对荧光式光纤温度传感器的控制。本发明模体整体体积、质量小，方便运输，无需测量等效负载，无需拆卸外壳能直接测量SAR值；能实时监测模体内溶液、MRI扫描间和MRI扫描腔的温度变化，并能记录和导出温度监测数据，具有普遍适用性。

技术领域

本发明涉及一种医疗机械领域的SAR值测量装置，特别是涉及一种基于光纤测温原理的“量热法”SAR值测量装置。

背景技术

上世纪70年代，Lauterbur提出磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)的方法和实验装置，经过近50年的发展，医用MRI设备(以下简称“MRI设备”)已比较普及。使用MRI设备对患者进行成像时，系统用于成像的射频信号会在患者体内诱导产生电流，这将导致热效应致人体局部组织温度升高。为提高图像信噪比，MRI设备正从低场(≤1.5T)向高场、超高场(≥7T)方向发展。随着MRI设备磁场强度的增强，其射频场电磁波与人体组织相互作用也在加强，使受检者受到热损的伤风险提高，由此引发的安全问题不容忽视。

射频(Radio Frequency，RF)是高频电流通过导体产生的电磁波，频率范围在300kHz～30GHz之间。射频与人体组织相互作用，携带的能量被组织吸收，导致局部温度升高的现象称为生物热效应。特定能量吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)是定量研究射频生物热效应的指标，其定义为生物组织单位时间、单位质量吸收射频的能量，单位为W/kg。

通过测量SAR值可以有效评估MRI设备受检者热损伤风险，美国国家电气制造商协会(National Electrical Manufacturers Association)在其发布的NEMA StandardsPublication MS 8-2016中主要规定了两种全身SAR的测量方法——脉冲能量法与量热法。

脉冲能量法通过测量MRI设备在没有受体和加入受体两种条件下，传递到接收线圈的净功率值之差(即受体所吸收功率)，进而计算得到受体的全身SAR值。脉冲能量法测量SAR值具有操作方法简单，测量效率高的优点，但是具有以下缺点：

1.在使用脉冲能量法测量MRI设备SAR值之前，需要先将MRI设备外壳进行拆卸，通过安装定向耦合器将射频功率测量装置与MRI设备相连。MRI设备生产厂商在设备调试安装阶段通常会使用该方法测量SAR值，但是对于医院中在用的MRI设备，由于可能涉及到商业机密，并且可能会对设备造成损失，进行外壳拆卸较难实现，因此脉冲能量法对于医院中在用MRI设备并不适用。

2.脉冲能量法测量SAR值需要用到的功率测量设备非常昂贵，测量成本较高。

量热法通过测量受体在MRI设备扫描过程中的温升值得到该过程中受体吸收的能量值进而通过相关公式得到该过程中受体吸收的射频功率，最终得到受体的全身SAR值的方法。NEMA标准中规定使用长轴40cm～50cm，短轴25cm～30cm，长度与MRI设备体线圈的长度近似的空心椭圆环柱状模体(如图1)，模体中间放置直径不大于10cm的圆球用于校正翻转角。模体内填充用于调节电磁学特性参数的溶液，使模体的线圈负载特性与(70～90kg)人体的线圈负载特性相似。

量热法测量SAR值具有操作方法简单，无需拆卸设备的优点，对于医院在用MRI设备具有可行性。但是NEMA标准中规定的量热法测量SAR值具有以下缺点：

1.NEMA标准“量热法”模体的长度要求与MRI设备体线圈的长度近似，但是目前MRI设备的品牌型号众多，不同品牌型号MRI设备的体线圈长度各有差异，单一模体不具备普遍适用性。