[发明专利]一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸装置，包含注射器、无磁数字节流阀、呼吸滤膜、呼吸面罩、第一气体采样袋、第二气体采样袋、第三气体采样袋、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一直通阀、第二直通阀、第三直通阀、第四直通阀、第五直通阀、第六直通阀、第七直通阀和三通阀。本发明还公开了一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸方法，本发明装置结构简单，控制操作简便，可以实现定量、恒定气体呼吸流速的超极化气体肺部动态磁共振成像。

技术领域

本发明涉及磁共振成像技术领域，具体涉及一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸装置，还涉及一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸方法。适用于以超极化气体为造影剂的磁共振成像，如肺部吸气动态磁共振成像、肺部呼气动态磁共振成像、肺部换气冲洗动态磁共振成像、分子影像等。

背景技术

肺部是人体主要的呼吸器官，其生理状态影响人体的健康状况。临床常用的肺部影像学检查包括胸片、CT、核素成像（SPECT、PET）等，但是这些方法均具有电离辐射或放射性，不适用于短期内频繁检查。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）无电离辐射性或放射性，能够对人体大部分组织和器官进行成像。但是肺部为空腔结构，其水质子密度是肌肉组织低约1000倍，因此肺部在磁共振成像中为盲区。传统的磁共振成像根据样品中的观测核在磁场中受到射频脉冲(radio frequency pulse, RF pulse)的激励而发生核磁共振的现象，使用梯度线圈对样品进行空间编码，利用电子系统接收到样品产生的磁共振信号，将其进行频谱变换，重建出磁共振图像。常规的MRI多用于水或脂质中的H原子。对于惰性气体原子，通常利用自旋交换光抽运的方法，使得其非热平衡时的磁化矢量远高于稳态，即惰性气体核获得了较高的极化度，这种方法称为超极化气体技术。H气和惰性气体在室温条件下，核自旋极化度一般为10^-6量级，而超极化技术可将惰性气体的核自旋极化度增加4-5个量级，以弥补原子密度较低的因素，实现超极化气体磁共振成像。这使得肺部磁共振成像成为可能。

在超极化气体肺部磁共振成像中，受试者需要吸入超极化气体，因此需要气体介入的呼吸装置。目前的解决方案包括使用呼吸机插管、采样带储气经口腔或鼻腔吸入等。其中使用呼吸机插管方法能够定量输送气体，但是该方法使用正压供气，不适用于人体肺部动态呼吸磁共振成像且成本昂贵，采样带储气经口腔或鼻腔吸入方法较简便，但是无法定速输送气体。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸装置，还提供一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种用于肺部动态磁共振成像的便携式呼吸装置，包含第一气体采样袋，第一气体采样袋通过管道与第一直通阀连接，第一气体采样袋通过管道与第一单向阀的入口端连接，第一单向阀的出口端通过管道与第二直通阀一端连接，第二直通阀的另一端分别与第三直通阀一端、注射器的注射口、第四直通阀的一端、以及第二单向阀的入口端连接，第四直通阀的另一端和第二单向阀的出口端均通过管道与第五直通阀一端连接，第五直通阀另一端通过管道与第二气体采样袋、第六直通阀一端连接，第二气体采样袋通过管道与第三单向阀的入口端连接，第六直通阀的另一端通过管道与第三气体采样袋连接，第三气体采样袋通过管道与第四单向阀的出口端连接，第四单向阀的入口端通过管道与第七直通阀一端连接，第三单向阀的出口端、第七直通阀的另一端均通过管道与三通阀的第一连接端连接，三通阀的第二连接端通过管道与无磁数字节流阀一端连接，三通阀的第三连接端与外部空气连通，无磁数字节流阀另一端通过管道与呼吸滤膜连接，呼吸滤膜通过管道与呼吸面罩连接，第一气体采样袋中装有超极化气体。

超极化气体为³He或¹²⁹Xe或¹³¹Xe或⁸³Kr或¹³C。