一种磁共振成像用多功能负荷实验运动装置和系统及其应用的制作方法

本发明属于医疗器械领域，涉及一种磁共振成像用多功能负荷实验运动装置和磁共振成像负荷实验系统及其应用。

背景技术：

负荷实验运动指的是以肌肉的等张收缩作为消耗能量的有氧运动过程，进行该种运动伴随着人体中的三磷酸腺苷(atp)的分解，参与收缩功能实现了骨骼肌肉血管中运输氧气的血红细胞及血流量明显增多。血管性的疾病如血管粥样硬化，糖尿病等，由于外周血液循环系统的破坏导致骨骼肌如血流灌注和组织血氧等代谢水平与正常情况存在差异。利用磁共振影像技术可评估骨骼肌代谢水平，人平静状态的骨骼肌代谢水平与运动负荷状态下存在较大差异，这种差异可以把人在静态下无法显示的代谢异状完全暴露出来。

为了应用磁共振影像技术评估人体运动负荷状态下的骨骼肌代谢水平，目前所公开的下肢负荷运动实验及所用装置有以下几种技术方案：对人体下肢负荷运动训练的skinner-gardner平板实验(gardneraw,skinnerjs,etal.progressivevs.single-stagetreadmilltestsforevaluationofclaudication.medscisportsexerc)，该实验是以人在跑步机上行走一定时间作为施加腿部负荷的方式；在磁体中人足的前端背屈运动，通过尼龙绳和滑轮提拉重物(5.58kg)的负荷运动方式(骨骼肌运动和冰敷后血流灌注及水分子扩散的功能mri研究，李锋，博士论文)；足部负荷运动训练的toe-flexion实验(jiezheng,maryk.hastings,davidmuccigross,etal.non-contrastmriperfusionangiosomeindiabeticfeet.eurradiol)，该实验是以弯曲脚趾的方式进行足部骨骼肌的负荷运动；通过plantar-flexion计量仪对腿与足一起进行训练并磁共振兼容(davidc.isbell,frederickh.epstein,etal.calfmuscleperfusionatpeakexerciseinperipheralarterialdisease:measurementbyfirst-passcontrast-enhancedmagneticresonanceimaging.jmagnresonimaging)。但是上述方案中，skinner-gardner平板实验是人体在磁共振以外完成负荷运动，然后进入磁体进行磁共振扫描，因此并不能实时反映运动训练过程中骨骼肌肉代谢的水平；通过尼龙绳和滑轮提拉重物的负荷运动无法将运动强度定量，且易导致人体运动疲惫；toe-flexion实验也是无法将足的运动强度定量；plantar-flexion计量仪为类似两个自行车脚踏板的装置，受试者按照设定的速度(一分钟10～12圈)进行运动，直至无法再有力蹬踏为运动训练终止，由于受试者同时使用足部、腿部以及大腿肌肉运动，因而不能确定哪部分肌肉的运动耐受达到最高值，缺乏准确的目标骨骼肌的定位，难于对各部位肌肉的运动耐受水平进行评估。

在磁共振影像技术领域，目前研究中还有通过药物注射形成心脏负荷磁共振成像的方法，其中kmcentee等通过给狗注射多巴酚丁胺(kmcentee,hamory,etal.dobutaminecardiacstresstestinginconscioushealthydogs.esvimmeeting,1996)达到心脏负荷的目的，以及后来的kkbalan，tleitha等分别通过给病人注射腺苷和潘生丁的方法(kkbalan,mcritchley.isthedyspneaduringadenosinecardiacstresstestcausedbybronchospasm.americanheartjournal,2001,142(1):142.tleitha,mgwechenberger,sfalger-banyai.acuteeffectsonpulmonaryairflowofintravenousdipyridamolecardiacstresstesting.europeanjournalofnuclearmedicine&molecularimaging,1995(22):1408-1410)进行心脏负荷成像。通过注射药物的方法的原理为促进机体的心电及心输出量被动增高，进而模拟代表心脏处于负荷状态情况下。但这种方法相对于运动负荷存在以下问题：第一，药品使得机体的心电及心输出量被动增高，不符合实际心脏负荷的情况，从心脏负荷成像来讲没有模拟实际的负荷状态；第二，注射药物为有创的方法，药物通过机体的血管通道注射进入血循环系统并经心脏流经全身各处；第三，安全性的考虑，因受试者个体差异的影响，尤其是心脏疾病患者在药物作用下心电及心输出量快速变化，患者能否耐受这种变化不可知，存在一定的风险性。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明提供一种磁共振成像用多功能负荷实验运动装置和磁共振成像负荷实验系统及其应用，以实现分别对受试者大腿、小腿及足骨骼肌进行负荷实验运动训练，获得受试者下肢各部位的实时运动强度数据，并兼容磁共振磁场，实时磁共振成像，为评估人体运动负荷状态下的骨骼肌代谢水平提供依据。

本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置，由固定板、足部放置与运动机构、滑动导轨组件、运动传递组件和气压传感器组成；所述足部放置与运动机构包括足踝放置件、足面踏板、限位板、限位插销和滑动底座；足踝放置件主要由支承台和位于支承台上的足踝放置槽构成，支承台的底面与滑动底座固连；足面踏板的两侧面下部段分别设置有与限位插销尺寸匹配的第一限位孔，足面踏板位于所述足踝放置槽的一端，其下端与所述支承台铰连；限位板为两个，两个限位板上均设置有多个第二限位孔，各第二限位孔相隔一间距呈圆弧形分布，且与所述第一限位孔的高度位置对应、与限位插销的尺寸匹配，两个限位板分别位于所述足面踏板的两侧并与所述支承台固连；所述滑动导轨组件由滑动导轨和滑动限位件组成，滑动导轨为两根，滑动限位件至少为两件；所述运动传递组件为气囊和活塞气缸组合体；上述部件或构件的组合方式：两根滑动导轨相互平行地安装在固定板上，它们之间的间距与所述滑动底座的宽度匹配；足部放置与运动机构放置在固定板上并位于两根滑动导轨之间，足部放置与运动机构中的滑动底座与两根滑动导轨组合形成滑动副；滑动限位件通过与两根滑动导轨上设置的第三限位孔组合将足部放置与运动机构固定在要求的位置或限定在要求的滑动范围内；气囊安装在所述足面踏板朝向足踝放置槽的面上部，活塞气缸组合体中的活塞杆与所述足面踏板背离足踝放置槽的面铰连、气缸底端与固定板铰连；气压传感器的信号接收端分别与气囊壁和气缸壁上设置的进气孔组合。

上述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中，所述足踝放置槽通过螺钉与支承台可拆卸式连接；或设置两个支撑板，两个支撑板分别位于足踝放置槽的两侧并安装在滑动底座上，足踝放置槽两侧面通过螺钉分别与两个支撑板可拆卸式连接。此类结构便于足踝放置槽的更换，以适应不同的受试者。

上述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中，所述固定板、足部放置与运动机构、滑动导轨组件和运动传递组件采用缩醛树脂(pom)、聚四氟乙烯或橡胶制作，以兼容磁共振磁场，保证磁共振成像质量。

上述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中，所述滑轨限位件可选用插销与卡扣的组合件或螺栓与螺母的组合件。

上述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置，可以两个并排组合成为一套负荷实验运动系统，以供人体双腿同时进行运动负荷训练使用，也可以单个使用，以供人体单腿进行负荷运动训练使用。

本发明所述磁共振成像负荷实验系统，包括磁共振设备、上述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置、人体信息检测器、门控单元、模/数转换器和计算机，所述磁共振设备中含有磁共振扫描床；所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的足踝放置件与所述磁共振扫描床组合，磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的气压传感器与所述模/数转换器电连接，将采集到的代表受试者负荷实验运动强度的气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器；所述人体信息检测器与所述模/数转换器电连接，将检测到的反映受试者生理状况的模拟信号传输到模/数转换器；所述计算机分别与模/数转换器、磁共振设备、门控单元电连接；模/数转换器将来自气压传感器的模拟信号和来自人体信息检测器的模拟信号分别转换成数字信号传送给计算机；计算机将接收到的代表受试者负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的实时运动强度数据予以储存和显示并发送给门控单元，将接收到的反映受试者生理状况的数字信号进行计算处理形成受试者的生理状况数据予以储存和显示并发送给门控单元；计算机还用于控制磁共振设备进行磁共振扫描及接收磁共振设备输入的扫描结果数字信号，并对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示；

所述门控单元与磁共振设备电连接，门控单元设有受试者的生理状况数据阈值和运动强度数据阈值，当计算机输入的受试者生理状况和运动强度数据达到该阈值时，门控单元生成门控信号，并向磁共振设备输出门控信号，控制磁共振设备进行磁共振扫描。

上述磁共振成像负荷实验系统中，所述人体信息检测器为心电检测器、血压检测器和呼吸检测器中的至少一种。

本发明所述磁共振成像负荷实验系统的应用包括将该系统用于小腿负荷实验运动训练、大腿负荷实验运动训练、足部负荷实验运动训练和心脏负荷实验运动训练并磁共振扫描成像。

1、小腿负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①让受试者仰卧于所述磁共振扫描床，并将其受试腿置于磁共振扫描床腿部支撑凹槽，再缠上柔性磁共振线圈，以腿先进方式入磁体；

②取下磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的气囊，向活塞气缸组合体的气缸中充入压缩空气使活塞处于气缸顶端位置后停止充气并将气压传感器的信号接收端与气缸壁上设置的进气孔组合；

③让受试者将受试腿的足部放置在磁共振成像用多功能负荷实验运动装置的足踝放置槽上，并对所述足面踏板的转动范围进行调试，所述转动范围控制在受试者的足面能蹬踩足面踏板的范围，然后用两根限位插销分别与两个限位板上的相对应的一组第二限位孔组合，再用两根限位插销分别与两个限位板上的相对应的另一组第二限位孔组合，将足面踏板限定在所确定的转动范围内；再后通过滑动限位件与滑动导轨上设置的第三限位孔组合将足部放置与运动机构固定在该位置；

④告知受试者要求的运动强度，然后让受试者蹬踩所述足面踏板，使足面踏板绕其铰轴在两组第二限位孔之间往复转动，从而使所述气缸中的气体压力发生变化，气压传感器将采集到的代表受试者小腿负荷实验运动强度的气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器，模/数转换器将来自气压传感器的模拟信号转换成数字信号传送给计算机；计算机将接收到的代表受试者小腿负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的小腿实时运动强度数据予以储存和显示，受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节蹬踩运动的强度至达到所要求的运动强度；

在进行小腿负荷实验运动训练期间，根据需要通过计算机控制磁共振设备进行静息态或/和等距态磁共振扫描成像；

当需要进行动态扫描成像时，应对受试者导联人体信息检测器，通过门控单元控制磁共振设备进行动态扫描成像；

磁共振设备将扫描结果的数字信号传送给计算机，计算机对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

2、大腿负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①让受试者仰卧于所述磁共振扫描床，并将其受试腿置于磁共振扫描床腿部支撑凹槽，再缠上柔性磁共振线圈，以腿先进方式入磁体；

②取下磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的气囊，向活塞气缸组合体的气缸中充入压缩空气使活塞处于气缸顶端位置后停止充气并将气压传感器的信号接收端与气缸壁上设置的进气孔组合；

③让受试者将受试腿的足部放置在磁共振成像用多功能负荷实验运动装置的足踝放置槽上，转动足面踏板，将限位插销插入所述限位板上设置的第二限位孔和所述足面踏板侧面设置的第一限位孔，将足面踏板固定，然后调试足部放置与运动机构沿滑动导轨的滑动范围，所述滑动范围控制在受试者的足面能对足面踏板垂直施力的范围，再后通过两根或两组滑动限位件与滑动导轨上设置的第三限位孔组合将足部放置与运动机构限定在所确定的滑动范围内；

④告知受试者要求的运动强度，然后让受试者对所述足面踏板施力，使足部放置与运动机构沿滑动导轨在确定的范围内往复平移滑动，从而使所述气缸中的气体压力发生变化，气压传感器将采集到的代表受试者大腿负荷实验运动强度的气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器，模/数转换器将来自气压传感器的模拟信号转换成数字信号传送给计算机；计算机将接收到的代表受试者大腿负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的大腿实时运动强度数据予以储存和显示，受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节对足面踏板的施力强度至达到所要求的运动强度；

在进行大腿负荷实验运动训练期间，根据需要通过计算机控制磁共振设备进行静息态或/和等距态磁共振扫描成像；

当需要进行动态扫描成像时，应对受试者导联人体信息检测器，通过门控单元控制磁共振设备进行动态扫描成像；

磁共振设备将扫描结果的数字信号传送给计算机，计算机对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

3、足部负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①让受试者仰卧于所述磁共振扫描床，并将其受试腿置于磁共振扫描床腿部支撑凹槽，以腿先进方式入磁体，再在足部缠上柔性磁共振线圈；

②向磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的气囊充入压缩空气，当气囊处于充盈状态时停止充气并将气压传感器的信号接收端与气囊壁上设置的进气孔组合；

③让受试者将受试腿的足部放置在磁共振成像用多功能负荷实验运动装置的足踝放置槽上，转动足面踏板，使足面踏板与受试者的足面接触，然后将限位插销插入所述限位板上设置的第二限位孔和所述足面踏板侧面设置的第一限位孔，将足面踏板固定在该位置，再通过两根或两组滑动限位件与滑动导轨上设置的第三限位孔组合将足部放置与运动机构固定；

④告知受试者要求的运动强度，然后让受试者脚趾弯曲挤压气囊，从而使所述气囊中的气体压力发生变化，气压传感器将采集到的代表受试者足部负荷实验运动强度的气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器，模/数转换器将来自气压传感器的模拟信号转换成数字信号传送给计算机；计算机将接收到的代表受试者足部负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的足部实时运动强度数据予以储存和显示，受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节对气囊的挤压力强度至达到所要求的运动强度；

在进行足部负荷实验运动训练期间，根据需要通过计算机控制磁共振设备进行静息态或/和等距态磁共振扫描成像；

当需要进行动态扫描成像时，应对受试者导联人体信息检测器，通过门控单元控制磁共振设备进行动态扫描成像；

磁共振设备将扫描结果的数字信号传送给计算机，计算机对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

4、心脏负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①在受试者身上安装人体信息检测器，然后让受试者仰卧于磁共振扫描床并在其胸腔部位放置磁共振专用线圈，以头先进方式入磁体；

②选择并参照上述小腿负荷实验运动或大腿负荷实验运动进行训练，并告知受试者要求的运动强度，模/数转换器将来自气压传感器的模拟信号和来自人体信息检测器的模拟信号分别转换成数字信号传送给计算机；计算机将接收到的代表受试者负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的实时运动强度数据予以储存和显示并发送给门控单元，将接收到的反映受试者生理状况的数字信号进行计算处理形成受试者的生理状况数据予以储存和显示并发送给门控单元；受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节施力强度至达到所要求的运动强度；当门控单元接收到的受试者生理状况数据和运动强度数据达到所设定的阈值时，门控单元控制磁共振设备进行动态扫描成像；磁共振设备将扫描结果的数字信号传送给计算机，计算机对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

所述静息态(reststate)磁共振扫描成像是指受试者在完成特定的训练任务并达到设定的运动强度后，停止运动并保持受试部位肌肉群始终处于放松状态下进行磁共振扫描成像。

所述等距态(isometricexercise)磁共振扫描成像是指受试者进行训练任务时，设定一个运动强度后使得受试部位肌肉群始终保持紧张用力状态且肌肉的长度保持不变，即受试者运动姿态保持不变进行的磁共振扫描。

所述动态(dynamicexercise)扫描成像是指在进行负荷实验运动训练时，当门控单元接收到的受试者生理状况数据和运动强度数据达到所设定的阈值时，由门控单元控制磁共振设备进行动态扫描成像，即动态扫描成像为受试者运动姿态持续变化中进行的扫描成像。

本发明具有以下有益的效果：

1、本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置可实现对受试者大腿、小腿及足骨骼肌进行负荷实验运动训练，因而拥有一台装置即可进行多种训练，不仅节约了购置类似装置的费用，而且可节约放置空间。

2、本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置符合人体工程学原理，在运动训练前可根据不同受试者调节足部放置与运动机构，以设置最大及最小运动幅度，方便定量以及控制运动强度，增加人负荷运动训练的舒适性，减少长时间使用该装置带来的不适感。

3、本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置结构简单，通过限位插销与第一限位孔、第二限位孔的不同组合、滑动限位件与滑动导轨上第三限位孔的组合即可实现下肢不同部位负荷实验运动训练的切换，因而易于掌握使用方法，便于推广使用。

4、本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置兼容磁共振磁场，该装置与磁共振设备、计算机等组成的磁共振成像负荷实验系统可使受试者在磁场中完成下肢不同部位的负荷实验运动训练，并可对受试者下肢不同部位进行静息态、等距态和动态磁共振扫描成像，因而为应用磁共振影像技术评估人体运动负荷状态下的骨骼肌代谢水平提供了有力的技术支持。

5、本发明所述磁共振成像负荷实验系统的各组成部分协调配合，实时反馈传感器及人体信息检测器所收集到的信息予以显示，让受试者实时了解自己的运动情况和生理状态，并便于调整运动强度，尤其是在受试者运动状态下进行动态磁共振扫描成像可以使运动与动态成像趋于一致性，减少运动成像伪影。

6、本发明所述磁共振成像负荷实验系统，能够在受试者达到训练目标强度后立即进行磁共振扫描成像，免去了传统运动训练实验从完成运动训练到进行成像中间的准备时间，能够实时准确的反应骨骼肌肉代谢的水平。

7、本发明所述磁共振成像负荷实验系统的应用还提供了心脏负荷实验运动训练方法，避免了传统注射药物方法所带来负面作用，更为安全有效且降低了受试者的风险。

附图说明

图1为本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中足部放置与运动机构的结构示意图。

图4为图3的分解示意图。

图5为进行小腿负荷实验运动时本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中足面踏板所处位置示意图。

图6为进行大腿负荷实验运动时本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中足部放置与运动机构所处位置示意图。

图7为进行足部负荷实验运动时本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中气囊处于未挤压状态的示意图。

图8为进行足部负荷实验运动时本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中气囊处于受挤压状态的示意图。

图9为本发明所述磁共振成像负荷实验系统的结构框图。

图中，1固定板，2足部放置与运动机构，3足踝放置件，3-1足踝放置槽，3-2支承台，4足面踏板，4-1第一限位孔，4-2铰接连接件，5限位板，5-1第二限位孔，6限位插销，7气囊，8滑动底座，9滑动导轨，9-1第三限位孔，10滑动限位件，11活塞杆，12气缸，13支撑板，14气压传感器，15磁共振成像用多功能负荷实验运动装置，16磁共振设备，16-1磁共振扫描床，17人体信息检测器，18门控单元、19模/数转换器，20计算机。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置、磁共振成像负荷实验系统及其应用作进一步说明。值得指出的是，给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据本发明的内容对本发明作出的一些非本质性的改进和调整仍应属于本发明保护范围。

实施例1

本实施例为磁共振成像用多功能负荷实验运动装置，其结构如图1-图4所示，由固定板1、足部放置与运动机构2、滑动导轨组件、运动传递组件和气压传感器14组成。

所述足部放置与运动机构2包括足踝放置件3、足面踏板4、限位板5、限位插销6和滑动底座8；足踝放置件3由支承台3-2、位于支承台上的足踝放置槽3-1和两个支撑板13构成，支承台的底面与滑动底座8固连，两个支撑板分别位于足踝放置槽3-1的两侧并安装在滑动底座8上，足踝放置槽3-1两侧面通过螺钉分别与两个支撑板可拆卸式连接；足面踏板4的两侧面下部段分别设置有与限位插销6尺寸匹配的第一限位孔4-1，足面踏板位于所述足踝放置槽3-1的一端，其下端与所述支承台3-2铰连；限位板5为两个扇形板，两个限位板上均设置有多个第二限位孔5-1，各第二限位孔相隔一间距呈圆弧形分布，且与所述第一限位孔4-1的高度位置对应、与限位插销6的尺寸匹配，两个限位板分别位于所述足面踏板4的两侧并与所述支承台固连。

所述滑动导轨组件由滑动导轨9和滑动限位件10组成，滑动导轨9为两根，它们的侧面开设有条形第三限位孔9-1，滑动限位件10为四根螺栓和四个螺母；所述运动传递组件为气囊7和活塞气缸组合体，气囊7的壁上设置有进气孔，活塞气缸组合体主要由气缸12、活塞和活塞杆11构成，气缸12壁上设置有进气孔。

上述各部件、构件的组合方式：两根滑动导轨9相互平行地安装在固定板1上，它们之间的间距与所述滑动底座8的宽度匹配；足部放置与运动机构2放置在固定板1上并位于两根滑动导轨9之间，足部放置与运动机构中的滑动底座8与两根滑动导轨9组合形成滑动副；滑动限位件10通过与两根滑动导轨上设置的条形第三限位孔9-1组合将足部放置与运动机构固定在要求的位置或限定在要求的滑动范围内；气囊7安装在所述足面踏板4朝向足踝放置槽3-1的面上部，活塞气缸组合体中的活塞杆11与所述足面踏板4背离足踝放置槽3-1的面通过铰接连接件4-2铰连、气缸12底端与固定板1铰连；气压传感器14的信号接收端分别与气囊7壁和气缸12壁上设置的进气孔组合。

本实施例中，气压传感器14选用model31型号气压传感器(美国westcoastresearchcorporation公司)；固定板1、足部放置与运动机构、滑动导轨组件和活塞气缸组合体用聚四氟乙烯制作，气囊7用橡胶制作。

实施例2

本实施例为磁共振成像负荷实验系统，其结构如图9所示，包括含有磁共振扫描床16-1的磁共振设备16，实施例1所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置15、人体信息检测器17、门控单元18、模/数转换器19和计算机20。所述磁共振设备16选用magnetomskyra3.0tmr(西门子公司)，人体信息检测器17为心电检测器、呼吸检测器和血压检测器，门控单元18选用saii1030监测门控系统(美国sainstruments公司)，模/数转换器19选用usb-6009处理硬件系统(美国nationalinstruments公司)，计算机20安装有磁共振的paravisionversion6.0操作平台软件(德国bruker)。

所述磁共振成像用多功能负荷实验运动装置15中的足踝放置件3与所述磁共振扫描床16-1组合，磁共振成像用多功能负荷实验运动装置15中的气压传感器14与所述模/数转换器19电连接，将采集到的代表受试者负荷实验运动强度的气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器19。

所述人体信息检测器17与所述模/数转换器19电连接，将检测到的反映受试者生理状况的模拟信号传输到模/数转换器19。

所述计算机20分别与模/数转换器19、磁共振设备16、门控单元18电连接；模/数转换器19将来自气压传感器14的模拟信号和来自人体信息检测器17的模拟信号分别转换成数字信号传送给计算机20；计算机20将接收到的代表受试者负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的实时运动强度数据予以储存和显示并发送给门控单元18，将接收到的反映受试者生理状况的数字信号进行计算处理形成受试者的生理状况数据予以储存和显示并发送给门控单元18；计算机20还用于控制磁共振设备16进行磁共振扫描及接收磁共振设备输入的扫描结果数字信号，并对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

所述门控单元18与磁共振设备16电连接，门控单元设有受试者的生理状况数据阈值和运动强度数据阈值，当计算机20输入的受试者生理状况和运动强度数据达到该阈值时，门控单元生成门控信号，并向磁共振设备16输出门控信号，控制磁共振设备16进行磁共振扫描。

实施例3

本实施例为实施例2所述磁共振成像负荷实验系统的第一种应用，将实施例2所述系统用于小腿负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①让受试者仰卧于所述磁共振扫描床16-1，并将其受试腿置于磁共振扫描床腿部支撑凹槽，再缠上柔性磁共振线圈，以腿先进方式入磁体；

②取下磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的气囊7，向活塞气缸组合体的气缸12中充入压缩空气使活塞处于气缸顶端位置后停止充气并将气压传感器14的信号接收端与气缸12壁上设置的进气孔组合；

③让受试者将受试腿的足部放置在磁共振成像用多功能负荷实验运动装置的足踝放置槽3-1上，并对所述足面踏板4的转动范围进行调试，所述转动范围控制在受试者的足面能蹬踩足面踏板4的范围，然后用两根限位插销6分别与两个限位板5上的相对应的一组第二限位孔5-1组合，再用两根限位插销6分别与两个限位板5上的相对应的另一组第二限位孔5-1组合，将足面踏板4限定在所确定的转动范围内；再后通过滑动限位件10与滑动导轨9上设置的第三限位孔9-1组合将足部放置与运动机构固定在该位置；

④告知受试者要求的运动强度，然后让受试者蹬踩所述足面踏板4，使足面踏板绕其铰轴在两组第二限位孔之间往复转动，从而使所述气缸12中的气体压力发生变化，气压传感器14将采集到气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器19，模/数转换器19将来自气压传感器14的模拟信号转换成数字信号传送给计算机20；计算机20将接收到的代表受试者小腿负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的小腿实时运动强度数据予以储存和显示，受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节蹬踩运动的强度至达到所要求的运动强度；

在进行小腿负荷实验运动训练期间，通过计算机20控制磁共振设备16进行静息态磁共振扫描成像，磁共振设备16将扫描结果的数字信号传送给计算机20，计算机20对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

实施例4

本实施例为实施例2所述磁共振成像负荷实验系统的第二种应用，将实施例2所述系统用于大腿负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①让受试者仰卧于所述磁共振扫描床16-1，并将其受试腿置于磁共振扫描床腿部支撑凹槽，再缠上柔性磁共振线圈，以腿先进方式入磁体；

②取下磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的气囊7，向活塞气缸组合体的气缸12中充入压缩空气使活塞处于气缸顶端位置后停止充气并将气压传感器14的信号接收端与气缸12壁上设置的进气孔组合；

③让受试者将受试腿的足部放置在磁共振成像用多功能负荷实验运动装置的足踝放置槽3-1上，转动足面踏板4，将限位插销6插入所述限位板上设置的第二限位孔5-1和所述足面踏板侧面设置的第一限位孔4-1，将足面踏板固定，然后调试足部放置与运动机构沿滑动导轨9的滑动范围，所述滑动范围控制在受试者的足面能对足面踏板4垂直施力的范围，再后通过两根或两组滑动限位件10与滑动导轨9设置的第三限位孔9-1组合将足部放置与运动机构限定在所确定的滑动范围内；

④告知受试者要求的运动强度，然后让受试者对所述足面踏板4施力，使足部放置与运动机构沿滑动导轨9在确定的范围内往复平移滑动，从而使所述气缸12中的气体压力发生变化，气压传感器14将采集到的气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器19，模/数转换器19将来自气压传感器14的模拟信号转换成数字信号传送给计算机20；计算机20将接收到的代表受试者大腿负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的大腿实时运动强度数据予以储存和显示，受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节对足面踏板4的施力强度至达到所要求的运动强度；

在进行足部负荷实验运动训练期间，通过计算机20控制磁共振设备16进行等距态磁共振扫描成像；磁共振设备16将扫描结果的数字信号传送给计算机20，计算机20对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

实施例5

本实施例为实施例2所述磁共振成像负荷实验系统的第三种应用，将实施例2所述系统用于足部负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①让受试者仰卧于所述磁共振扫描床16-1，并将其受试腿置于磁共振扫描床腿部支撑凹槽，以腿先进方式入磁体，再在足部缠上柔性磁共振线圈；

②向磁共振成像用多功能负荷实验运动装置中的气囊7充入压缩空气，当气囊处于充盈状态时停止充气并将气压传感器14的信号接收端与气囊7壁上设置的进气孔组合；

③让受试者将受试腿的足部放置在磁共振成像用多功能负荷实验运动装置的足踝放置槽3-1上，转动足面踏板4，使足面踏板与受试者的足面接触，然后将限位插销6插入所述限位板上设置的第二限位孔5-1和所述足面踏板侧面设置的第一限位孔4-1，将足面踏板固定在该位置，再通过两根或两组滑动限位件10与滑动导轨9上设置的第三限位孔9-1组合将足部放置与运动机构固定；

④告知受试者要求的运动强度，然后让受试者脚趾弯曲挤压气囊7，从而使所述气囊7中的气体压力发生变化，气压传感器14将采集到的气压信号转换成模拟信号传送给模/数转换器19，模/数转换器19将来自气压传感器14的模拟信号转换成数字信号传送给计算机20；计算机20将接收到的代表受试者足部负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的足部实时运动强度数据予以储存和显示，受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节对气囊7的挤压力强度至达到所要求的运动强度；

在进行足部负荷实验运动训练期间，通过计算机20控制磁共振设备16进行静息态磁共振扫描成像；磁共振设备16将扫描结果的数字信号传送给计算机20，计算机20对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。

实施例6

本实施例为实施例2所述磁共振成像负荷实验系统的第四种应用，将实施例2所述系统用于心脏负荷实验运动训练并磁共振扫描成像，操作如下：

①在受试者身上导联心电检测器和血压检测器、呼吸检测器，然后让受试者仰卧于磁共振扫描床并在其胸腔部位放置磁共振专用线圈，以头先进方式入磁体；

②选择并参照实施例4所述大腿负荷实验运动进行训练，并告知受试者要求的运动强度，模/数转换器18将来自气压传感器14的模拟信号和来自心电检测器和血压检测器、呼吸检测器的模拟信号分别转换成数字信号传送给计算机20；计算机20将接收到的代表受试者负荷实验运动强度的数字信号进行计算处理，形成受试者的实时运动强度数据予以储存和显示并发送给门控单元18，将接收到的反映受试者生理状况的数字信号进行计算处理形成受试者的生理状况数据予以储存和显示并发送给门控单元18；受试者实时观察计算机所显示的运动强度，并根据计算机所显示的运动强度调节施力强度至达到所要求的运动强度；当门控单元18接收到的受试者生理状况数据和运动强度数据达到所设定的阈值时，门控单元18控制磁共振设备16进行动态扫描成像；磁共振设备16将扫描结果的数字信号传送给计算机20，计算机(20)对所接收的扫描结果数字信号予以处理形成磁共振图像予以储存和显示。