本發(fā)明涉及磁共振電導(dǎo)率及介電常數(shù)成像，具體是一種三層多功能mrept專(zhuān)用體模。

背景技術(shù)：

1、醫(yī)學(xué)影像上，通過(guò)磁共振電導(dǎo)率及介電常數(shù)成像技術(shù)(magnetic?resonanceelectrical?properties?tomography，mrept)可實(shí)現(xiàn)活體狀態(tài)下組織生物介電特性(electrical?properties，eps)成像，從而反映出成像生物組織或結(jié)構(gòu)器官的生理或病理狀態(tài)。臨床上基于mrept成像可無(wú)創(chuàng)地觀察可疑病變組織電導(dǎo)率及介電常數(shù)數(shù)值的變化，從而為腫瘤早期病變的發(fā)現(xiàn)和醫(yī)療干預(yù)提供寶貴影像依據(jù)。電導(dǎo)率及介電常數(shù)成像亦可用于監(jiān)測(cè)追蹤正常組織演化成腫瘤組織的整個(gè)變化過(guò)程，這對(duì)于癌癥預(yù)防、發(fā)現(xiàn)及干預(yù)都有極其寶貴的潛在價(jià)值。然而直到最近，mrept的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用有一些關(guān)鍵但尚未解決的問(wèn)題：即比較不同mrept成像技術(shù)實(shí)際的準(zhǔn)確性、評(píng)估相同mrept成像技術(shù)在不同磁共振平臺(tái)或者在不同測(cè)量時(shí)間上的可重復(fù)性和穩(wěn)定性、完善mrept技術(shù)的改進(jìn)和開(kāi)發(fā)測(cè)試硬件平臺(tái)。

2、為解決這一問(wèn)題，基于實(shí)驗(yàn)安全性、可重復(fù)性及穩(wěn)定性考慮，實(shí)驗(yàn)中可以使用模擬真實(shí)的人體組織特性的體模，這一公認(rèn)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。磁共振體模是一種數(shù)值或物理模型，以某些特殊的材料及物質(zhì)構(gòu)成不同形狀的模型，用其代表某些特定的人體結(jié)構(gòu)的特征，然后使其在磁共振設(shè)備下進(jìn)行掃描得到所需要的目標(biāo)圖像。磁共振體?？梢员ＷC在無(wú)活體掃描對(duì)象的情況下也可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)掃描，通常出于安全性、準(zhǔn)確性、可重復(fù)性考慮，在對(duì)新技術(shù)應(yīng)用于人體測(cè)試之前，需使用mri體模對(duì)mri新技術(shù)進(jìn)行分析、評(píng)估和校準(zhǔn)。同時(shí)，為了保證通過(guò)mr掃描及mrept技術(shù)獲得目標(biāo)生物組織測(cè)量的電導(dǎo)率及介電常數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，助力mrept的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用，基于現(xiàn)已有研究人員開(kāi)發(fā)的模擬人腦組織的電導(dǎo)率及介電常數(shù)的人工材料及成熟的3d打印技術(shù)，開(kāi)發(fā)一個(gè)磁共振電導(dǎo)率及介電常數(shù)專(zhuān)用的體模是可行且亟需的。

3、綜上，磁共振電導(dǎo)率及介電常數(shù)成像專(zhuān)用體模是用于評(píng)價(jià)磁共振成像性能以及mrept技術(shù)的一種必不可少的工具，其具有對(duì)診斷成像工具進(jìn)行安全測(cè)試的能力，能夠最大限度地減少對(duì)人體的有害接觸，且與人體實(shí)驗(yàn)相比，磁共振體?？梢愿鶕?jù)實(shí)驗(yàn)需求重復(fù)制備、運(yùn)用?；诎踩?、制備便捷以及可重復(fù)使用等優(yōu)勢(shì)，磁共振電導(dǎo)率及介電常數(shù)成像專(zhuān)用體?？蓮V泛應(yīng)用于臨床及科研，不僅可以用于磁共振電導(dǎo)率及介電常數(shù)成像技術(shù)的測(cè)試、驗(yàn)證及比較，還可以替代真實(shí)人體用于射頻線圈和磁共振儀器的設(shè)計(jì)和性能改進(jìn)；mri系統(tǒng)及其儀器的安全性的分析、評(píng)估和校準(zhǔn)；磁共振序列優(yōu)化、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)驗(yàn)證、研究以及磁共振操作員的培訓(xùn)等方面。

4、根據(jù)檢測(cè)目標(biāo)的不同，磁共振體模大致分為系統(tǒng)體模和專(zhuān)用體模。

5、系統(tǒng)體模多用于評(píng)估磁共振成像系統(tǒng)的信噪比，空間分辨率，層厚，幾何畸變等基本成像質(zhì)量參數(shù)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同磁共振設(shè)備，成像硬件軟件平臺(tái)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。然而傳統(tǒng)質(zhì)量控制體模存在一些缺陷如外形規(guī)則以及體模內(nèi)填充液體均勻單一，使其進(jìn)一步臨床應(yīng)用受到限制。

6、基于磁共振成像原理，有研究人員研制特定的專(zhuān)用體模，專(zhuān)用體模是指用于評(píng)估特定的磁共振成像技術(shù)、成像部位。專(zhuān)用體模如：磁共振腦組織仿真體模，它是根據(jù)人腦參數(shù)，采用與人腦組織物理特性相近的等效材料制成的人腦模型，部分具有人腦外部形態(tài)相似性以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)仿真性。腦組織仿真體?？梢詫?duì)磁共振成像新技術(shù)的可行性、準(zhǔn)確性及安全性等方面做出有效評(píng)估，并且可進(jìn)行重復(fù)測(cè)量、制備且不受掃描時(shí)間限制，從而加速實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，保障實(shí)驗(yàn)測(cè)試安全。

7、目前來(lái)說(shuō)，磁共振成像技術(shù)都是基于氫質(zhì)子成像，通過(guò)組織的弛豫特性獲取磁共振圖像，因此組織定量弛豫特性成像，擴(kuò)散成像技術(shù)及電特性成像等一直是醫(yī)學(xué)成像熱點(diǎn)，制備專(zhuān)用體?？捎糜谶@些成像技術(shù)的發(fā)展，為輔助臨床醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量的提升，廣大學(xué)者進(jìn)行了許多十分有意義的探索工作。

8、gunter等人為開(kāi)發(fā)更好的mri數(shù)據(jù)獲取和處理方法，從而提高檢測(cè)大腦結(jié)構(gòu)變化(包括有效治療干預(yù)導(dǎo)致的進(jìn)展減緩)的統(tǒng)計(jì)能力，基于阿爾茨海默病神經(jīng)成像倡議(thealzheimer’s?disease?neuroimaging?initiative，adni)，開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用于結(jié)構(gòu)腦成像magphan系列體模，該體模已經(jīng)用于測(cè)量信噪比、對(duì)比度和幾何失真，并適用于神經(jīng)成像研究以及測(cè)量放射治療磁共振計(jì)劃和引導(dǎo)設(shè)備的失真，通過(guò)比較已知球體位置和掃描球體位置，生成高度精確和詳細(xì)的磁共振圖像失真三維圖像。

9、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(nist)的russek等人在國(guó)際醫(yī)學(xué)磁共振協(xié)會(huì)(ismrm)及定量磁共振成像標(biāo)準(zhǔn)特設(shè)委員會(huì)(sqmr)的協(xié)議下針對(duì)磁共振質(zhì)子密度和定量弛豫時(shí)間成像給出了質(zhì)控建議和體模方案研制了一個(gè)定量磁共振多參數(shù)成像模體，該體模可以用于定量測(cè)量t1、t2、質(zhì)子密度值以及幾何畸變等。

10、在神經(jīng)和癌癥成像中，表面擴(kuò)散系數(shù)(apparent?diffusion?coefficient，adc)是衡量組織健康狀況的重要生物標(biāo)記，為此，boss等人與美國(guó)國(guó)家癌癥研究所、北美放射學(xué)會(huì)(radiological?society?of?north?america,rsna)和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的協(xié)調(diào)努力下開(kāi)發(fā)了一個(gè)定量mri擴(kuò)散加權(quán)成像模型，該模型包含13個(gè)封閉的聚合物小瓶，這些小瓶填充了具有明確的各向同性擴(kuò)散系數(shù)的溶液，用于評(píng)估核磁共振成像擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)方案的準(zhǔn)確性。

11、市面上開(kāi)發(fā)的體模暫不能滿(mǎn)足mrept技術(shù)的驗(yàn)證和校準(zhǔn)評(píng)估，目前通過(guò)模擬人體組織電導(dǎo)率及介電常數(shù)構(gòu)成獨(dú)立陣列單元功能區(qū)的介電常數(shù)及電導(dǎo)率專(zhuān)用體模的研究尚未有報(bào)道，同時(shí)將系統(tǒng)體模的功能(信噪比，空間分辨率，層厚，幾何畸變等)結(jié)合到電導(dǎo)率及介電常數(shù)專(zhuān)用體模的研究也具有良好的臨床應(yīng)用前景，單層擬人腦電導(dǎo)率體模是單層結(jié)構(gòu)，不能在z方向上實(shí)現(xiàn)圖像均勻性及幾何畸變?cè)u(píng)估，但磁共振成像作為一種多方位成像的醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)，其在x、y及z方向上的圖像均勻性及幾何畸變?cè)u(píng)估都是十分必要的。磁共振介電特性包括介電常數(shù)和電導(dǎo)率，能夠同時(shí)模擬組織電導(dǎo)率及介電常數(shù)體模能夠更加全面的評(píng)估m(xù)rept技術(shù)。mrept根據(jù)成像原理不同，可將其分為b1-ept和wept，又根據(jù)wept的成像原理可知，wept需要基于成像組織含水量差異才能實(shí)現(xiàn)有效的介電特性重建。因此設(shè)計(jì)制備能夠模擬組織電導(dǎo)率及介電常數(shù)又能同時(shí)b1-ept和wept評(píng)估的體模是必不可少的。

12、針對(duì)上述問(wèn)題，我們提供了一種多功能mrept專(zhuān)用體模，以解決上述所提到的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種多功能mrept專(zhuān)用體模，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種多功能mrept專(zhuān)用體模，包括空心球體，所述空心球體包括上外殼和下外殼，所述上外殼和下外殼通過(guò)密封裝置密封扣接，所述上外殼頂部開(kāi)設(shè)有填充水口，填充水口通過(guò)密封螺栓密封；

4、所述空心球體內(nèi)設(shè)置有上層、中層及下層，對(duì)應(yīng)包括上層板、中層板和下層板，所述上層板、所述中層板和所述下層板均為圓板，所述中層板通過(guò)連接裝置分別與所述上層板和下層板連接，所述中層板位于所述上外殼和所述下外殼對(duì)接水平面，所述上層板和下層板分別位于中層板正背面兩側(cè)；

5、所述上層板、所述中層板和所述下層板的正面均設(shè)置有基準(zhǔn)陣列單元，所述中層板和所述下層板的背面均設(shè)置有功能陣列單元，所述上層板、所述中層板和所述下層板上均開(kāi)設(shè)有多個(gè)進(jìn)液孔。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述基準(zhǔn)陣列單元包括多個(gè)基準(zhǔn)陣列單元球，每個(gè)基準(zhǔn)陣列單元球由兩個(gè)部分裝配而成，一個(gè)空心半球和另一個(gè)連接螺柱的空心半球拼接而成為基準(zhǔn)空心球，另一個(gè)空心半球通過(guò)基礎(chǔ)承托部連接基準(zhǔn)螺柱，基準(zhǔn)螺柱的內(nèi)部挖空柱通道并與基準(zhǔn)空心球相通。

7、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述功能陣列單元包括多個(gè)功能陣列單元球，每個(gè)功能陣列單元球包括功能空心球，功能空心球通過(guò)功能承托部與功能螺柱連接，功能螺柱底部設(shè)計(jì)有一字型的槽口。

8、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述上層板正面設(shè)有九個(gè)基準(zhǔn)螺紋承托孔，基準(zhǔn)螺紋承托孔包括承托孔和螺孔，基準(zhǔn)螺紋承托孔以板中心為起點(diǎn)，構(gòu)成3×3的網(wǎng)狀均勻分布在上層板的正面，所述上層板背面設(shè)有支撐功能陣列單元的功能螺紋承托孔，功能螺紋承托孔由螺孔和承托孔構(gòu)成，所述功能螺紋承托孔的分布以該板中心點(diǎn)為起點(diǎn)，首先在距離中心點(diǎn)的正左、正右、正上及正下方等距各設(shè)一個(gè)，并以中心點(diǎn)形成2×2的網(wǎng)狀正方形分布，所述上層板上設(shè)置有用于與中層板連接的連接承托孔，連接承托孔分別分布在上層板的四個(gè)象限，每個(gè)連接承托孔距離板面中心點(diǎn)距離相同并構(gòu)成一個(gè)矩形。

9、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述中層板由主體板和附加板構(gòu)成，所述主體板的圓形邊緣設(shè)置著所述附加板，主體板正面設(shè)有用于人工評(píng)估幾何畸變的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)圍繞基準(zhǔn)陣列單元均勻分布，所述主體板上設(shè)置有十三個(gè)基準(zhǔn)螺紋承托孔，十三個(gè)所述基準(zhǔn)螺紋承托孔在3×3的基礎(chǔ)上，在主體板的正上、下、左、右各添加一個(gè)，所述主體板的背面設(shè)有十二個(gè)功能螺紋承托孔，十二個(gè)所述功能螺紋承托孔以主體板中心為中心點(diǎn)圍繞形成井字陣列。

10、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述中層板上設(shè)有八個(gè)連接螺孔，其中四個(gè)所述連接螺孔與上層板的背面相連接，另外四個(gè)所述連接螺孔與所述下層板的正面相連接。

11、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述上外殼和所述下外殼的內(nèi)圈均設(shè)置有內(nèi)環(huán)板，所述附加板上通過(guò)多個(gè)螺孔與下外殼內(nèi)圈固定的內(nèi)環(huán)板連接，所述上外殼的內(nèi)圈的內(nèi)環(huán)板從另一側(cè)壓蓋住所述附加板。

12、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述下層板上基準(zhǔn)陣列單元和功能陣列單元的設(shè)置方式與所述上層板設(shè)置相同。

13、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述連接裝置包括連接柱，所述連接柱的一端設(shè)置為外螺紋頭用來(lái)連接中層板，連接柱的另一端設(shè)置光滑的連接承托部，連接承托部端頭設(shè)有內(nèi)螺紋孔用于配合連接螺栓與所述上層板和所述下層板裝配。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

15、1.本發(fā)明是一個(gè)多功能mrept專(zhuān)用體模，用于mrept技術(shù)開(kāi)發(fā)、使用的驗(yàn)證和校準(zhǔn)，該體模能夠用以測(cè)量圖像均勻性、信噪比，同時(shí)驗(yàn)證體模電導(dǎo)率物理測(cè)量值，并采用多種mrept算法對(duì)體模介電常數(shù)以及電導(dǎo)率進(jìn)行重建，比較多種算法的準(zhǔn)確性，本發(fā)明專(zhuān)用于mrept技術(shù)的頭部體模，該體模設(shè)計(jì)為多個(gè)模塊，包括mrept技術(shù)評(píng)估模塊、圖像均勻性評(píng)估模塊及信噪比測(cè)量模塊，依托精密3d打印技術(shù)，獲得體模實(shí)物。

16、2.為實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，本發(fā)明配制了模擬大腦不同的組織以及腦腫瘤組織的介電常數(shù)以及電導(dǎo)率的特殊溶液，并利用開(kāi)端同軸探針?lè)熬W(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)溶液的電導(dǎo)率及介電常數(shù)進(jìn)行多次測(cè)量，以保證模擬準(zhǔn)確性。

17、3.本發(fā)明根據(jù)體模需要實(shí)現(xiàn)的功能選擇不同的序列并進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)修改，給出獲得最佳掃描序列對(duì)實(shí)物體模進(jìn)行磁共振成像，獲得mr圖像原始數(shù)據(jù)，同時(shí)給出對(duì)圖像進(jìn)行相應(yīng)后處理，包括圖像均勻性分析、snr測(cè)量、mrept重建的方法方案。

18、4.本發(fā)明成本低，自主研發(fā)。目前，磁共振體模，這類(lèi)市面上常用的體模進(jìn)口購(gòu)價(jià)較高，本設(shè)計(jì)制備的磁共振專(zhuān)用體?；?d模型設(shè)計(jì)及3d打印技術(shù)，選用適配性高、性能好且成本低材質(zhì)進(jìn)行體模制備，可將體模的造價(jià)成本降至最低。

19、5.本發(fā)明功能俱全，新設(shè)計(jì)，該體模是mrept專(zhuān)用體模，具有用于評(píng)估b1-ept和wept的模塊，在此基礎(chǔ)上，本研究通過(guò)多模塊設(shè)計(jì)，加入了現(xiàn)有質(zhì)控體模評(píng)估模塊，可用于圖像均勻性、圖像信噪比以及圖像幾何畸變的測(cè)量評(píng)估模塊，在滿(mǎn)足mrept技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)磁共振成像設(shè)備的質(zhì)量控制功能。