一种磁共振扫描用可重复塑形空气负压间隙消除衬垫

本发明涉及磁共振成像辅助装置技术，具体涉及一种磁共振扫描用可重复塑形空气负压间隙消除衬垫。

背景技术：

1、磁共振成像（mri）作为一种无创性医学影像检查手段，凭借其优异的软组织分辨能力、多参数成像能力以及无电离辐射的固有安全性，已被广泛应用于全身各部位疾病的临床诊断中。其中，磁共振周围神经成像技术，特别是以弥散张量成像（dti）为代表的神经纤维束示踪技术，能够无创地显示周围神经的微观结构完整性，对于周围神经病变的早期诊断、损伤程度的定量评估以及术后恢复状态的动态监测具有重要的临床价值。弥散张量成像通过测量水分子在生物组织中的各向异性扩散程度，能够反映神经轴突的完整性及髓鞘状态，已逐步应用于卡压性神经病变、创伤性神经损伤及神经源性肿瘤等疾病的评估中。

2、然而，目前磁共振周围神经成像技术尚未完善，腕部及手指等小部位周围神经的弥散张量成像质量仍需改善。临床实践表明，成像质量不满意的原因主要集中在以下两个方面：

3、其一，扫描线圈与受检部位之间因尺寸不匹配而产生较大间隙。对于临床患者而言，腕部专用线圈价格昂贵，目前多数医疗机构常规采用膝关节线圈或小柔性线圈扫描腕部及手部。由于线圈内径远大于人体腕部尺寸，线圈与肢体之间形成较大的空气间隙，导致接收线圈的填充因子显著降低，图像信噪比随之下降；同时，间隙中空气与人体组织的磁化率差异较大，在梯度回波或弥散加权成像序列中易产生局部磁场不均匀，诱发磁敏感伪影，进而影响周围神经边界的清晰显示和弥散张量成像各向异性分数（fa）等定量参数的准确性。

4、对于实验动物而言，问题更为突出。动物（如大鼠、兔等）肢体直径远小于人体，即便使用临床常规的小动物线圈或人体肢端线圈，线圈内径与动物肢体之间仍存在巨大的空间不匹配，空气间隙更为显著，磁场均匀性恶化程度更为严重，图像质量受损更为明显，严重制约了动物模型中周围神经再生评估、神经移植修复效果评价等研究的深入开展。

5、已有初步研究表明，在上述间隙中填充大米等固体颗粒材料，能够在一定程度上改善磁场均匀性、提升图像信噪比，说明通过填充介质消除空气间隙是改善成像质量的有效技术思路。

6、其二，扫描时肢体制动不足，尤其在动物实验中问题更为突出。磁共振弥散张量成像本身对运动伪影极为敏感，成像过程中任何微小的肢体移动都可能导致弥散加权图像的相位错误，进而影响各向异性分数（fa）等定量参数的准确性。麻醉后的实验动物虽然处于无意识状态，但仍可能存在肌肉不自主抽动，导致检查部位发生位移，产生运动伪影，严重影响弥散张量纤维示踪的重建质量和诊断可靠性。

7、为解决上述问题，已有部分研究尝试利用填充材料填充肢体与线圈之间的间隙并限制肢体运动。部分专利采用填充袋充入超声耦合剂以实现颈部与线圈贴合的技术方案，或者是采用含氟化合物填充袋改善磁场均匀性的技术方案。然而，这些方案多针对特定部位设计，填充物在抽真空后整体均匀硬化，无法根据患者个体化的解剖形态进行精细调整，也难以实现对不同区域的差异化支撑。

8、发明人于2020年8月31日提交了一项名称为“用于改善磁共振成像质量的3d打印磁共振线圈内衬空腔支具”的实用新型专利，该支具通过3d打印成型为与肢体及线圈轮廓相适配的空腔结构，并在空腔中加入含水有机物填充材料层，以改善线圈填充效果和标准化扫描体位。但该方案中空腔支具的形状是预先固定的，无法根据患者或实验动物的个体差异进行实时调整，且缺乏可重复塑形能力。

9、因此，当前磁共振周围神经成像领域亟需一种能够调整填充形态、抽气后快速定型，且可重复使用的间隙消除衬垫。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种磁共振扫描用可重复塑形空气负压间隙消除衬垫，以解决现有填充衬垫无法个体化适配与重复使用的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磁共振扫描用可重复塑形空气负压间隙消除衬垫，包括：

3、柔性气密袋体，配置为能在未抽气状态下保持柔性可变形状态，并在抽气后保持定型状态；

4、可流动填充物，填充于柔性气密袋体内部，可流动填充物在柔性气密袋体未抽气时能够相对流动，以使柔性气密袋体随形贴合于患者体表与磁共振线圈之间的空间，在柔性气密袋体抽气后能够在外界大气压力作用下相互挤压锁定，以使柔性气密袋体形成与患者体表及磁共振线圈表面相适配的定型支撑结构；

5、抽气组件，与柔性气密袋体内部连通，用于抽出柔性气密袋体内部的空气，以在柔性气密袋体内部形成负压状态；

6、进气组件，与柔性气密袋体内部连通，用于向柔性气密袋体内部补入空气，以解除负压状态，使可流动填充物恢复可流动状态，使衬垫恢复可重复塑形能力。

7、进一步地，柔性气密袋体具有适配于人体头颈部、膝部、踝部、肩部、腹部、肢体部、脊柱部或乳腺部中至少一个部位的仿形轮廓。

8、进一步地，可流动填充物为低磁化率聚合物颗粒，低磁化率聚合物颗粒的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚醚醚酮中的一种或多种组合，低磁化率聚合物颗粒的粒径为0.5～5mm。

9、进一步地，柔性气密袋体具有患者接触侧柔性膜和线圈接触侧柔性膜，其中患者接触侧柔性膜与线圈接触侧柔性膜的周缘通过热合、超声波焊接、高频焊接或粘接方式形成气密连接。

10、进一步地，柔性气密袋体内设置有弹性缓冲层，弹性缓冲层位于所述可流动填充物与患者接触侧柔性膜之间，弹性缓冲层为海绵层、硅胶层、弹性织物层。

11、进一步地，进气组件包括进气阀，进气阀具有关闭状态和进气状态，在进气状态下允许外部空气进入柔性气密袋体内部以解除负压。进气组件还包括快速释压阀，快速释压阀与所述柔性气密袋体内部连通，并能够通过手动操作使外部空气快速进入柔性气密袋体内部。

12、进一步地，抽气组件包括抽气接口、与抽气接口连接的柔性抽气管路以及设于抽气接口或柔性抽气管路上的单向抽气阀，单向抽气阀用于允许空气从所述柔性气密袋体内部向外排出并阻止外部空气回流。

13、进一步地，抽气组件设置于磁共振设备的磁体安全区域之外，并通过柔性抽气管路与所述柔性气密袋体连接。

14、进一步地，柔性气密袋体为聚氨酯薄膜、热塑性聚氨酯薄膜、医用聚氯乙烯薄膜、硅橡胶膜、聚乙烯膜或多层复合柔性气密膜制成。

15、进一步地，柔性气密袋体内部设置有多个相互独立的负压腔，多个负压腔沿衬垫的长度方向、宽度方向或厚度方向分布，各负压腔分别设置有与其内部连通的独立抽气接口，各独立抽气接口分别连接有控制阀，以实现对各负压腔的独立抽气和独立保压。

16、进一步地，柔性气密袋体上设置有负压调节阀，所述负压调节阀用于根据患者检查部位、患者体位或患者体型调节所述柔性气密袋体内部的负压值。所述多个负压腔分别连接至所述负压调节阀，所述负压调节阀能够使不同负压腔保持不同的负压值，以形成不同区域的支撑刚度。

17、进一步地，柔性气密袋体内部设置有多个填充物分区，各填充物分区中的可流动填充物具有不同的颗粒密度、颗粒粒径、颗粒材质或填充体积，以使衬垫形成不同支撑刚度的区域。具体实施时，可流动填充物采用低磁化率聚合物颗粒和泡沫颗粒的组合，泡沫颗粒由聚氨酯泡沫、乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫、聚乙烯泡沫或硅橡胶泡沫制成。泡沫颗粒与聚合物颗粒按不同比例混合后填充于各填充物分区中，且不同填充物分区中的泡沫颗粒含量沿衬垫的厚度方向呈梯度变化，以在靠近患者接触侧形成低刚度柔性层，在靠近线圈接触侧形成高刚度支撑层。

18、与现有技术相比，本发明提供的一种磁共振扫描用可重复塑形空气负压间隙消除衬垫，一方面利用柔性气密袋体内的可流动填充物在未抽气状态下的自由流动特性，实现衬垫与受检部位体表及线圈表面之间不规则间隙的随形贴合，抽气后在外界大气压作用下颗粒相互挤压锁定，形成与贴合形态一致的定型支撑结构，从而有效消除空气间隙、改善磁场均匀性并提高线圈填充因子；另一方面通过对袋体内部进行分区独立负压控制或分区差异化材料填充，使衬垫在不同区域具备不同的支撑刚度，兼顾了关键区域的牢固固定与敏感区域的柔软承托。同时，通过进气组件补入空气即可快速解除负压，使颗粒恢复流动状态，衬垫得以重复塑形使用，有效降低了临床使用成本并提高了检查效率；全部构件采用无铁磁性材料制成，确保了在磁共振环境中的安全兼容性，不会产生图像伪影或射频致热等安全隐患。