[发明专利]高磁场工作环境下动态载荷加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械技术领域的设备，尤其涉及一种可在磁共振等高磁场环境下对人体下肢进行日常负荷模拟加载的装置。

背景技术

在骨关节的临床诊断中，有一项非常重要的检查内容，即在负荷状态下对关节形态和关节内结构进行检测，以分析骨关节病变发展状况和病理状态。众所周知，人体大关节负荷和非负荷状态下关节半月板、韧带形态均存在差异，非负荷状态下关节影像学检查和体检无法显示人在行走或直立状态下的关节内结构变化情况和相对位置改变。因此在骨科学和影像学检查中，负重位X线关节摄片成为常用的检查手段，也是骨关节炎等疾病的标准成像技术之一。

作为目前唯一能直接显示关节内结构的影像学技术，关节磁共振成像已成为骨关节疾病的常用影像学检查技术，在疾病诊断和治疗评估中发挥着重要作用。磁共振不仅能显示关节内结构的形态信息，更重要的是能进行关节内结构生理信息的判断与评估。关节软骨生理性成像技术已成为临床常用的评估手段，在骨关节炎早期诊断和软骨病变治疗评估方面发挥着重要作用。如能进行负荷状态下的软骨生理磁共振成像，观察负荷软骨基质内部的生理变化和病变软骨的基质退变状况，则能极大的促进软骨影像学研究，为骨科学临床评估和影像学技术进步提供重要的平台。

随着骨关节炎相关药物的不断发展，大部分骨关节炎患者无需进行关节置换手术。通过持续的康复治疗与使用促软骨修复药物等，患者能尽量延长自身关节的使用年限，推迟关节置换手术的实施年龄，减少关节假体翻修，甚至可以不进行手术，最大限度的提升生活质量和治疗效果。在此过程中，关节磁共振评估是必不可少的评估手段。

由于磁共振线圈设计的原因，目前世界上尚无一种设备可实现站立位扫描或进行负重状态下的磁共振检查。无论是进行上肢还是下肢大关节的磁共振成像，均采用仰卧位状态进行扫描。截止目前为止，国内尚无能在常用高场磁共振环境下适用于人体的下肢关节负荷装置，也没有能进行稳态和动态下肢关节负荷加压的机械装置。这是因为，滚珠丝杠、液压伺服、气动加载等模式驱动的力学加载装置由于都含有金属部件，都含铁元素，在磁共振的高磁场作用下有巨大的引力，这些含有铁元素的装置都不能在磁共振环境下使用。因此无法得到关节负重状态下的磁共振信息，观察各种关节内结构负重下的形态变化和内部功能信息。这对骨关节疾病，特别是骨关节炎的病程判断和治疗评估带来一定的影响。

如能实现负荷状态下的关节软骨磁共振成像，则能在最接近生理状态下进行关节内结构成像，对骨关节炎的预后和手术指征判断具有重要意义。其主要难点在于：

1、常规下肢加压装置均为金属制造，无法适应于屏蔽外周电子活跃金属的高磁场环境；

2、磁共振机房场地面积有限，无较多的动力电源可供机械装置安装使用；

3、要求受试者能接受，具有较高的检查舒适度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明针对目前磁共振检查中无法获得关节加载状态，设计了一种全部采用非铁磁材料的人体下肢关节加载装置，保证其能在磁共振扫描的同时安全地对患者下肢关节进行日常生理载荷的可控，定量地模拟加载。该装置采用气动加压装置，不会产生电磁场干扰磁共振设备。同时结构设计参考目前医用磁共振标准进行设计，适用范围广，可以满足广大患者的诊断，手术评价以及相关医学研究的需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种高磁场工作环境下的动态载荷加载装置，用于实现负荷状态下人体下肢关节磁共振成像的试验机，所述试验机包括：空气压缩机10、减压阀20、比例伺服阀40、所述动态载荷加载装置和计算机70，其中，所述空气压缩机提供压缩空气，以向所述试验机提供动力，所述压缩空气经过所述减压阀进入所述比例伺服阀；所述计算机用于控制所述比例伺服阀的进气和排气；位于所述高磁场工作环境中的所述动态载荷加载装置包括：加载框架60和气缸；其中，所述加载框架包括人体支撑装置63、固定辅具69和辅助支具61，所述人体支撑装置与所述固定辅具固定联接，所述辅助支具可固定在所述人体支撑装置上的不同位置，以提供对人体待测部位的一端的支撑；所述气缸包括气缸筒67、所述气缸筒内的活塞和与所述活塞相连的气缸杆65，所述气缸筒固定设置于所述固定辅具上，所述气缸杆对人体待测部位的另一端进行顶推；所述气缸与所述比例伺服阀间用非铁磁性的管道连通，通过所述进气和所述排气，控制所述活塞的运动，从而通过所述气缸杆向所述人体待测部位施力。

较佳地，本发明的动态载荷加载装置中，所述试验机的所述空气压缩机、所述减压阀、所述比例伺服阀和所述计算机位于所述高磁场工作环境之外。