EP4453593A1 - Dispositif d'homogénéisation d'un champ radiofréquence pour l'imagerie par résonance magnétique - Google Patents

Dispositif d'homogénéisation d'un champ radiofréquence pour l'imagerie par résonance magnétique

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EP4453593A1
EP4453593A1 EP22840731.8A EP22840731A EP4453593A1 EP 4453593 A1 EP4453593 A1 EP 4453593A1 EP 22840731 A EP22840731 A EP 22840731A EP 4453593 A1 EP4453593 A1 EP 4453593A1
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EP
European Patent Office
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field
radiofrequency field
wavelength
metal track
order
Prior art date
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Pending
Application number
EP22840731.8A
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German (de)
English (en)
Inventor
Tania del Socorro VERGARA-GOMEZ
Stefan ENOCH
Roxane MAMBERTI
Redha ABDEDDAIM
Marc Dubois
Frank Kober
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Multiwave Technologies
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Marseille
Original Assignee
Multiwave Technologies
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Ecole Centrale de Marseille
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4453593A1 publication Critical patent/EP4453593A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/18—Input circuits, e.g. for coupling to an antenna or a transmission line

Definitions

  • This application relates to a system for emitting a radio frequency field for magnetic resonance imaging techniques.
  • Magnetic Resonance Imaging (MRI) machines generate a static main magnetic field using strong magnets and an excitation radio frequency (RF) field using one or more transmitting antennas.
  • the excitation RF field penetrates an object to be imaged (e.g. a human body or a part of the human body) and interacts with atomic nuclei (e.g. protons) present in the object to be imaged in order to excite them.
  • atomic nuclei e.g. protons
  • the excitation RF field must be resonant with the atomic nuclei; to do this, the excitation RF field is emitted at a particular frequency called the Larmor frequency of the requested atomic nucleus.
  • the Larmor frequency is an increasing function of the main magnetic field; thus, for a proton (i.e. a hydrogen nucleus), it is about 64 MHz in a main magnetic field of 1.5 T while for a field of 7 T it is about 300 MHz.
  • the atomic nuclei emit an RF signal which is measured by the MRI device and provides the data necessary to reconstruct an image of the object, called the MRI image.
  • the "low-field” and “high-field” devices whose main magnetic field is approximately between 1.5 T and 3 T and the “ultra-high field” devices whose main magnetic field can reach about 7T and above.
  • the use of very intense magnetic fields allows a significant increase in the signal-to-noise ratio (SNR) of the measurement of the RF signal making it possible to provide the MRI images, but it is accompanied by an increase in the Larmor frequency, and therefore a decrease in the wavelength required for the excitation RF field.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • Low-field and high-field clinical devices are equipped with a so-called body-antenna antenna to transmit the excitation RF field to the atomic nuclei that one wishes to study in a fairly homogeneous manner throughout the body.
  • the use of a body antenna is no longer possible in the case of ultra-high field MRI devices which require excitation RF fields whose wavelength is too low (11 cm in the human body at 300 MHz) so that it can be transmitted homogeneously throughout the body by a single antenna.
  • the strategy can then consist in using antennas dedicated to certain parts of the body (which will be called volume antennas in the present description), such as for example the head for which one will use volume antennas of the "birdcage” type (or “birdcage” in English).
  • volume antennas dedicated to certain parts of the body
  • the volumic antennas used then ensure the transmission of the excitation RF field necessary for the measurement in areas with reduced dimensions but, despite the reduction of the area to be imaged, the problems of inhomogeneity explained above may remain. Such problems can also arise in the case of high-field MRI applied to the trunk (thorax, abdomen or pelvis).
  • Such dielectric cushions can be made from a solvent, for example water, and from particles of material with a higher dielectric constant in order to make them thinner and to improve their comfort during use.
  • a solvent for example water
  • these dielectric pads have a fairly short lifespan. Their repeated handling during their use (placement between the part of the human body and the volumetric antenna) accelerates the sedimentation of the particles and therefore reduces the life of the dielectric cushions.
  • Application EP 3 550 321 describes a dielectric cushion of a different composition. It is a dielectric cushion comprising a polar solvent, a dispensing agent and a dielectric compound.
  • the purpose of this composition is to reduce the problem of particle sedimentation and to improve the distribution of particles in the dielectric cushion.
  • these cushions have a bulk which impedes their use in the potentially reduced space between the imaging equipment and the part of the body to be imaged.
  • Such dielectric cushions are liable to pierce and thus spread their liquid over patients, which poses a health hazard.
  • metasurfaces having a negative magnetic permeability allowing to concentrate the RF field in the manner of a magnetic lens.
  • the metasurface may include a metallic track which forms a magnetic dipole excited by the magnetic component of the electromagnetic field emitted by the microstrip antenna.
  • these metasurfaces are especially suitable for surface antennas and are not optimal for use in a volume antenna, in particular of the birdcage type.
  • the present invention describes a system comprising one or more devices for homogenizing the excitation RF field for an MRI device making it possible to remedy the difficulties mentioned above.
  • the subject of the invention is a radiofrequency field homogenization device for magnetic resonance imaging, of a given wavelength emitted by a volume antenna, the homogenization device comprising at least one continuous metal track of total length comprised between 50% and 75% of the wavelength of the radio frequency field, the metallic track forming a pattern having a width comprised between 4% and 10% of the wavelength of the radio frequency field and a height comprised between 10 % and 25% of the length of the radiofrequency field, the metal track comprising two terminal segments extending in directions parallel to each other, and a main portion extending between the two terminal segments and comprising several local deformations identical to each other and interconnected in series by at least one at least partially rectilinear connecting portion so as to give the homogenization device an electric dipole property, the homogenization device having a fundamental frequency higher than the frequency corresponding to the wavelength of the radiofrequency field.
  • a homogenization device as stated above makes it possible to redistribute the radiofrequency field emitted by a volume antenna of an MRI device and thus to improve the homogeneity of the distribution of the radiofrequency field in the part of the body to be imaged.
  • a better homogeneity of the radiofrequency field makes it possible to obtain MRI images with better contrast.
  • the homogeneity device also does not disturb the reception of the RF signal generated by the atomic nuclei in the part of the body to be imaged by the reception channels of an array of surface antennas of an MRI machine.
  • the radio frequency field is also not increased to levels dangerous to the body.
  • the use of several local deformations as described above and connected together in series from at least one portion at least partly rectilinear makes it possible to obtain homogenization in one or more zones of the part of the body to be imaged relatively far from the homogenizer itself.
  • the homogenizing device can be placed in one area while achieving an optimal result in a remote area.
  • the form of the homogenization device stated above makes it possible to obtain an optimal compromise between the passband specific to the homogenization device and the radiation efficiency of the homogenization device.
  • the widest possible bandwidth specific to the homogenization device is obtained (to ensure overlapping of the operating frequencies with the bandwidth specific to the volume antenna) while maintaining high radiation efficiency; where some devices choose to favor one or the other.
  • the devices according to the prior art can for example make it possible to obtain a high quality factor but a narrow bandwidth (the quality factor being equal to the frequency at which the gain is maximum divided by the bandwidth), which leads obtaining a homogenization device that is difficult to couple to the volume antenna and very sensitive to the local environment. Conversely, a quality factor that is too low will lead to obtaining of a low-resonance homogenization device with too low a correction efficiency.
  • f is the frequency of the radio frequency field
  • A is the wavelength of the radio frequency field
  • c is the speed of light in vacuum.
  • the frequency of the radiofrequency field is the Larmor frequency used in an MRI device.
  • the surface of the pattern is the surface of an area in which the metal track is inscribed, for example a rectangular area or a square area.
  • the local deformations are carried out at regular intervals
  • the terminal segments are aligned
  • the pattern is formed by several second-order Hilbert curves connected together in series, several second-order Koch curves connected in series, or several second-order Minkowski curves connected in series. These shapes allow, among other things, the structure to resonate like an electric dipole at the Larmor frequency. The use of such curves makes it possible to retain these resonance properties while bending the metal track by a given total length;
  • the second-order Hilbert, second-order Koch, or second-order Minkowski curves are distributed according to a right/left alternation along several aligned connecting portions which are at least partly rectilinear; At least one at least partially rectilinear connecting portion comprises a cross pattern.
  • the presence of cross patterns amplifies the performance of the homogenization device;
  • the pattern is between 4 and 10 centimeters wide and between 10 and 25 centimeters high. These are the optimum size ranges for a static magnetic field strength of 7T;
  • the metal track is arranged on a dielectric substrate. This maintains the mechanical structure of the metal track;
  • the dielectric substrate is between 0.1 millimeter and 1 millimeter thick. This makes it possible to obtain a fine and flexible structure that is easy to set up, in particular for antennas with complex geometry; And
  • the substrate includes a dielectric loss factor, evaluated at the frequency corresponding to the wavelength of the radiofrequency field, of less than 0.05. This makes it possible to optimize the efficiency of the homogenization device by limiting the absorption of the radiofrequency field by the substrate.
  • the dielectric loss factor (or loss angle) is a dimensionless quantity which has the meaning known to those skilled in the art in the microwave field. For a dielectric material, it is approximately equal to the ratio between the imaginary part and the real part of the complex dielectric constant of the material. The dielectric loss factor depends in particular on the frequency of the radiofrequency field considered;
  • the invention also relates to an assembly formed by a volume antenna configured to emit a radiofrequency field and a homogenization device according to the invention.
  • the volume antenna is a birdcage type antenna configured to be placed around a zone of the body to be imaged.
  • Figure 1 is a representation of two examples of a homogenization device according to the invention.
  • FIG. 2 Figure 2 is a representation of several examples of metal track according to the invention.
  • FIG. 3 is a representation of simulation results showing the distribution of the excitation radiofrequency field with an example of a homogenization device according to the invention.
  • Figure 4 is a representation of experimental results showing the distribution of the excitation radiofrequency field with an example of a homogenization device implementing a bilateral configuration.
  • the figures. 1 and 2 illustrate examples of devices 2 and 4 according to the present invention. These homogenization devices are designed to be used in a system for emitting a radiofrequency field (hereinafter referred to as an "RF field") for a magnetic resonance imaging device (MRI).
  • RF field a radiofrequency field
  • MRI magnetic resonance imaging device
  • a head 6 is represented schematically to show the positioning and the order of magnitude of the dimensions of the homogenization device 2 and 4 with respect to the parts of the body.
  • the transmission system comprises one or more volume antennas for transmitting an RF field and one or more devices for homogenizing the RF field.
  • Such systems are configured to adapt around a part of a body to be imaged (for example the head 6) and to emit, in this part of the body, a homogeneous RF field at a given frequency in order to excite there atomic nuclei.
  • the part of the body to be imaged may optionally be placed on a support around which the volume antenna is placed.
  • the placement can be performed by sliding the volume antenna along a placement slide.
  • the frequency of the RF field used to excite the atomic nuclei of the part of the body to be imaged depends on the type of atomic nuclei to be excited and the main magnetic field of the MRI machine.
  • the Larmor frequency can be, for example, about 300 MHz in the case of hydrogen atom nuclei in a main magnetic field of about 7 T.
  • the wavelength of the RF field used can therefore be by example, about 1 meter.
  • Fig. 1 illustrates two examples of a device for homogenizing a radiofrequency field according to the present invention, also called “homogenizing cushions" of the RF field.
  • the devices comprise in these examples a metal track 8 arranged on a dielectric substrate 10.
  • the metal track 8 comprises two terminal segments extending in directions parallel to each other (the terminal segments being aligned with each other in the examples illustrated in FIG. 2) and a main portion extending between the two end segments and comprising several local deformations (i.e. at least two) identical to each other, placed at regular intervals in the examples described and connected between them in series by at least one at least partially rectilinear connecting portion 14 so as to give the homogenization device an electric dipole property.
  • Each local strain is contained in a single two-dimensional plane containing the entire structure forming it, it forms an open curve with no intersection with itself or with another local strain.
  • the curves of the local deformations can form angles or be curved portions.
  • the metal track 8 is continuous, with a total length (the term “total length” of the metal track 8 is understood to mean the length of the completely unfolded track) preferably comprised between 50% and 75% of the wavelength of the field RF used by device of MRI. In practice, it will be sought that the metal track occupies a sufficient surface to cover the part of the body to be imaged.
  • the metallic track 8 forms a pattern which has a width L comprised between 4% and 10% of the wavelength of the RF field and a height H comprised between 10% and 25% of the length of the RF field.
  • Figure 2 illustrates, on one of the examples of metal track according to the invention, the height H and the width L of a metal track. These are respectively the distance between the two most distant points in a longitudinal direction of the metal track, and the distance between the two most distant points in a transverse direction of the metal track.
  • the width L of the pattern is between 4 centimeters and 10 centimeters and its height H is between 10 centimeters and 25 centimeters. These intervals are optimal for volume antennas used for brain MRI at 7T.
  • This dimension allows in particular that the surface can cover the part of the body to be imaged such as, for example, a zone of the brain or a pelvic zone.
  • said dimensions make it possible to guarantee efficiency of the device at the level of the lateral or temporal lobes, which are zones in which the RF field is generally not very present. when a birdcage antenna is used without a homogenization device.
  • metal tracks 8 present on a dielectric substrate 10 can therefore vary.
  • Each of the metal tracks 8 has dimensions in the above ranges.
  • the metal track 8 forms (ie the pattern is formed by) several second-order Hilbert curves 16, according to their mathematical definition, connected in series as described above, preferably six second-order Hilbert curves.
  • This shape allows, among other things, the structure to resonate like an electric dipole at the Larmor frequency.
  • the use of Hilbert curves makes it possible to retain these resonance properties while bending the metal track by a given total length.
  • the use of a geometry of the type of the Hilbert curve makes it possible in practice to fold a metal track of a given total length to reduce the two-dimensional space it occupies on a surface, while maintaining the same total length ( corresponding to the unrolled length). In particular, this allows a metal track according to the invention to be able to interact with volume antennas emitting RF fields of a wavelength greater than the dimensions of the surface occupied by the metal track.
  • the second-order Hilbert curves 16 can be distributed according to a right/left alternation along several aligned at least partly rectilinear connecting portions 14, cross patterns 18 being able to be placed at the level of the at least partly rectilinear connecting portions rectilinear 14.
  • the left/right alternation is represented in FIG. 1 on the two homogenization devices 2 and 4, the homogenization device 2 comprising a cross pattern 18 on each connecting portion 14 between two Hilbert curves of second order 16, the cross patterns 18 allowing the performance of the homogenization device 2 to be increased. volume.
  • the metal track 2 or 4 can be arranged, for example printed, on a dielectric substrate 10. This makes it possible to maintain the mechanical structure of the metal track.
  • This dielectric substrate 10 has sufficient dimensions to allow it to contain the metal track 2 or 4. Its thickness can be between 0.1 millimeter and 1 millimeter, for example equal to 0.5 millimeter. This makes it possible to obtain a fine and flexible structure that is easy to set up, in particular for antennas with complex geometry.
  • the dielectric substrate 10 may comprise a dielectric loss factor, evaluated at the frequency corresponding to the wavelength of the radiofrequency field, of less than 0.05. This makes it possible to optimize the efficiency of the homogenization device by limiting the absorption of the radiofrequency field by the substrate.
  • the dielectric loss factor (or loss angle) is a dimensionless quantity which has the meaning known to those skilled in the art in the microwave field. For a dielectric material, it is approximately equal to the ratio between the imaginary part and the real part of the complex dielectric constant of the material. The dielectric loss factor depends in particular on the frequency of the radiofrequency field considered.
  • the homogenization device 2 or 4 has a fundamental frequency higher than the frequency corresponding to the wavelength of the RF field, for example higher than a Larmor frequency used by an MRI apparatus (for example 300 MHz for a 7 T ultra-high field MRI device or 125 MHz for a 3 T high field MRI device). This is to prevent the presence of the human body from causing the fundamental frequency to be lower than the frequency of the RF field when using the device. This allows the device to homogenize the RF field without entering into resonance with it
  • Fig. 3 represents simulation results showing the distribution of the excitation RF field with an example of a device according to the present description.
  • the simulations model the distribution of an RF field with a frequency of 300 MHz (corresponding to that used in ultra-high field MRI devices at 7 T) in the case of use for imaging a brain.
  • the simulations use the parameters of a quadrature birdcage antenna comprising one (center column) or two (right column) homogenizers 2 or 4 (homogenizer 2 is referenced in Figure 3 but it could also reference 4).
  • the head model used is a SAM phantom model (according to the English acronym of "Specific Anthropomorphic Mannequin") classically used in this type of simulation.
  • the SAM model is a dummy which has standardized properties close to those of the human body (dielectric permittivity: 42, electrical conductivity: 0.99 S/m and density 1000 kg/m3).
  • the simulations are made with the CST Microwave Studio® simulation software to evaluate the distribution of the RF magnetic field as well as the specific absorption rate (SAR).
  • SAR compresses W/kg quantifies the amount of power electromagnetic energy absorbed by the tissues of the human body, which is subsequently dissipated as heat. This quantity is typically used by those skilled in the art to assess safety criteria for the use of radiation devices for a patient.
  • Figure 3 presents in particular simulations of the distribution of the RF field in a brain in three cases:
  • a homogenization device 2 or 4 placed on one side of the brain only at the level of the right temporal zone (central column), and
  • the metal track 8 comprises dimensions included in the intervals mentioned above.
  • the median coronal plane is represented at the top (22, 22’, 22”) and the median sagittal plane at the bottom (24, 24’, 24”).
  • the areas delimited by a black line indicate areas of interest 26 corresponding to different regions of the brain.
  • the zones for example represented by the arrow 28, indicate examples of shadow zones in which the RF field is very weak due to a lack of homogeneity of the RF field.
  • the device of the invention aims to eliminate these shadow zones 28 by homogenizing the distribution of the RF field throughout the part of the body to be imaged.
  • Figure 3 shows that the addition of a homogenization device according to the present invention makes it possible to eliminate the shadow zones 28 in the brain by reintroducing signal by homogenization of the excitation RF field (this is clearly visible in comparing the median coronal planes 22 and 22” but also the median sagittal planes 24 and 24”).
  • the homogeneity of the RF field in the area of the cerebellum is not too affected by the presence of the homogenization devices 2 or 4. This aspect is remarkable in that it differs from the cushions known from the state of art based on dielectric materials.
  • Table 1 The results of the statistical averages of the RF field values in different areas of the brain for different device configurations are collated in Table 1 below.
  • the CST Microwave Studio® simulation software also makes it possible to carry out a balance of power absorbed in the brain of the phantom model.
  • the quantity of interest is the specific absorption rate (SAR), the average value of which can be taken over an entire volume of a part of the body (global value) or the maximum value in volumes equivalent to 10 g of tissue ( local value).
  • SAR specific absorption rate
  • Table 2 below collates the simulated SAR results for different configurations of the device according to embodiments of the invention.
  • the results in Table 2 show an increase of around 45% in local DAS in the case of the bilateral configuration.
  • This effect can be counterbalanced by a slight increase in the distance between the device and the head. This is a compromise between signal increase in shadow areas and local SAR.
  • Table 2 below shows that the local SAR for brain imaging remains low, even with the proximity of the antenna and the imaged areas.
  • the measurements shown in Figure 4 are the in vivo test result.
  • the homogenization devices 2 or 4 are placed as during the tests in figure 3.
  • the antenna used is a quadrature birdcage antenna with a transmit/receive channel aimed at brain imaging by an ultra-high field MRI device at 7T.
  • the metal track 8 is printed, these dimensions corresponding to those mentioned above.
  • Figure 4 presents results of measurement of the tilt angle (magnitude proportional to the amplitude of the RF field) in the phantom brain model described above for different measurement configurations:
  • the third line 34 of FIG. 4 corresponds to a comparison between the two aforementioned lines in order to visualize the relative signal gain between the two configurations.
  • results are presented according to a sagittal slice (left column), a coronal slice (middle column) and an axial slice (right column).
  • the results show a very positive effect of the device on the amplitude of the RF field with an increase of approximately 50% to 60% on each temporal lobe).

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'homogénéisation (2, 4) de champ radiofréquence, pour imagerie à résonance magnétique, d'une longueur d'ondes donnée émise par une antenne volumique, comprenant au moins une piste métallique (8) continue d'une longueur totale comprise entre 50% et 75% de la longueur d'onde du champ radiofréquence, la piste métallique comprenant deux segments terminaux s'étendant selon des directions parallèles entre elles et une portion principale s'étendant entre les deux segments terminaux et comprenant plusieurs déformations locales identiques les unes aux autres et reliées entre elles en série par au moins une portion de liaison au moins en partie rectiligne (14) de telle sorte à conférer au dispositif d'homogénéisation (2, 4) une propriété de dipôle électrique, le dispositif d'homogénéisation ayant une fréquence fondamentale supérieure à la fréquence correspondant à la longueur d'onde du champ radiofréquence.

Description

Description
Titre de l’invention : Dispositif d’homogénéisation d’un champ radiofréquence pour l’imagerie par résonance magnétique
La présente demande concerne un système d’émission d’un champ radiofréquence pour des techniques d’imagerie par résonance magnétique.
Les appareils d’imagerie par résonance magnétique (IRM) génèrent un champ magnétique principal statique au moyen d’aimants intenses et un champ radiofréquence (RF) d’excitation au moyen d’une ou plusieurs antennes d’émission. Le champ RF d’excitation pénètre dans un objet à imager (par exemple un corps humain ou une partie du corps humain) et interagit avec des noyaux atomiques (par exemple des protons) présents dans l’objet à imager afin de les exciter. Pour que cette interaction soit optimale, le champ RF d’excitation doit être résonant avec les noyaux atomiques ; pour se faire, le champ RF d’excitation est émis à une fréquence particulière appelée fréquence de Larmor du noyau atomique sollicité.
La fréquence de Larmor est une fonction croissante du champ magnétique principal ; ainsi, pour un proton (i.e. un noyau d’hydrogène), elle est d’environ 64 MHz dans un champ magnétique principal de 1 ,5 T tandis que pour un champ de 7 T elle est d’environ 300 MHz. En retournant à leur état d’équilibre, les noyaux atomiques émettent un signal RF qui est mesuré par l’appareil IRM et fournit les données nécessaires à la reconstitution d’une image de l’objet, appelée l’image IRM.
On distingue notamment parmi les appareils IRM, les appareils « bas-champ » et « haut-champ » dont le champ magnétique principal est environ entre 1 ,5 T et 3 T et les appareils « ultra-haut champ » dont le champ magnétique principal peut atteindre environ 7 T et plus. L’utilisation de champs magnétiques très intenses permet une hausse importante du rapport signal sur bruit (RSB) de la mesure du signal RF permettant de fournir les images IRM mais elle s’accompagne d’une augmentation de la fréquence de Larmor, et donc d’une diminution de la longueur d’onde requise pour le champ RF d’excitation.
Les appareils cliniques bas-champ et haut-champ sont équipés d’une antenne dite antenne-corps pour transmettre le champ RF d’excitation aux noyaux atomiques que l’on souhaite étudier de façon assez homogène dans tout le corps. L’utilisation d’une antenne-corps n’est plus possible dans le cas d’appareils IRM ultra-haut champ qui nécessitent des champs RF d’excitation dont la longueur d’onde est trop faible (11 cm dans le corps humain à 300 MHz) pour pouvoir être transmise de façon homogène dans tout le corps par une seule antenne.
La stratégie peut alors consister à utiliser des antennes dédiées à certaines parties du corps (que l’on dénommera antennes volumiques dans la présente description), comme par exemple la tête pour laquelle on utilisera des antennes volumiques de type « cage à oiseaux » (ou « birdcage » en anglais).
Les antennes volumiques utilisées assurent alors la transmission du champ RF d’excitation nécessaire à la mesure dans des zones aux dimensions réduites mais, malgré la réduction de la zone à imager, les problèmes d’inhomogénéité expliqués précédemment peuvent subsister. De tels problèmes peuvent également survenir dans le cas d’IRM haut champ appliqué au niveau du tronc (thorax, abdomen ou pelvis).
Dans le but d’améliorer l’homogénéité du champ RF d’excitation (et donc la qualité de l’image obtenue grâce à l’excitation induite par le champ RF), il est connu d’utiliser des coussins (ou « pads » en anglais) diélectriques insérés entre l’antenne volumique et la partie du corps à imager afin de distribuer le champ RF d’excitation de façon homogène dans ladite partie du corps humain.
De tels coussins diélectriques peuvent être réalisés à base d’un solvant, par exemple de l’eau, et de particules de matériau à constante diélectrique plus élevée afin de les rendre plus fins et d’en améliorer le confort lors de l’utilisation. Cependant, et à cause de l’évaporation de l’eau et de la sédimentation des particules, ces coussins diélectriques ont une durée de vie assez courte. Leurs manipulations répétées lors de leur utilisation (placement entre la partie du corps humain et l’antenne volumique) accélèrent la sédimentation des particules et réduisent donc la durée de vie des coussins diélectriques.
La demande EP 3 550 321 décrit un coussin diélectrique d’une composition différente. Il s’agit d’un coussin diélectrique comprenant un solvant polaire, un agent dispensant et un composé diélectrique. Cette composition a pour but de réduire le problème de sédimentation des particules et d’améliorer la distribution des particules dans le coussin diélectrique. Cependant, ces coussins présentent un encombrement important qui gêne leur utilisation dans l’espace potentiellement réduit entre l’équipement d’imagerie et la partie du corps à imager. De tels coussins diélectriques risquent de percer et de répandre ainsi leur liquide sur des patients, ce qui induit un danger pour la santé.
Enfin, on connait l’utilisation de métasurfaces ayant une perméabilité magnétique négative permettant de concentrer le champ RF à la manière d’une lentille magnétique. La métasurface peut comprendre une piste métallique qui forme un dipôle magnétique excité par la composante magnétique du champ électromagnétique émis par l’antenne microruban. Cependant, ces métasurfaces sont surtout adaptées aux antennes de surface et n’est pas optimale pour une utilisation dans une antenne volumique, en particulier du type cage à oiseau.
La présente invention décrit un système comprenant un ou des dispositifs d’homogénéisation du champ RF d’excitation pour un appareil IRM permettant de remédier aux difficultés évoquées ci-dessus.
L’invention a pour objet un dispositif d’homogénéisation de champ radiofréquence pour une imagerie par résonance magnétique, d’une longueur d’ondes donnée émise par une antenne volumique, le dispositif d’homogénéisation comprenant au moins une piste métallique continue d’une longueur totale comprise entre 50% et 75% de la longueur d’onde du champ radiofréquence, la piste métallique formant un motif ayant une largeur comprise entre 4% et 10% de la longueur d’onde du champ radiofréquence et une hauteur comprise entre 10% et 25% de la longueur du champ radiofréquence, la piste métallique comprenant deux segments terminaux s’étendant dans des directions parallèles entre elles, et une portion principale s’étendant entre les deux segments terminaux et comprenant plusieurs déformations locales identiques les unes aux autres et reliées entre elles en série par au moins une portion de liaison au moins en partie rectiligne de telle sorte à conférer au dispositif d’homogénéisation une propriété de dipôle électrique, le dispositif d’homogénéisation ayant une fréquence fondamentale supérieure à la fréquence correspondant à la longueur d’onde du champ radiofréquence.
L’utilisation d’un dispositif d’homogénéisation tel qu’énoncé ci-dessus permet de redistribuer le champ radiofréquence émis par une antenne volumique d’un appareil IRM et d’améliorer ainsi rhomogénéité de la répartition du champ radiofréquence dans la partie du corps à imager. Une meilleure homogénéité du champ radiofréquence permet d’obtenir des images IRM présentant un meilleur contraste.
Le dispositif d’homogénéité ne perturbe pas non plus la réception du signal RF généré par les noyaux atomiques dans la partie du corps à imager par les canaux de réception d’un réseau d’antennes de surface d’un appareil IRM. Le champ radiofréquence n’est pas non plus augmenté à des niveaux dangereux pour le corps.
Aussi l’utilisation de plusieurs déformations locales telles que décrites plus haut et reliées entre elles en série part au moins une portion au moins en partie rectiligne permet d’obtenir une homogénéisation dans une ou des zones de la partie du corps à imager relativement éloignée du dispositif d’homogénéisation lui-même. En d’autres termes, le dispositif d’homogénéisation peut être placé dans une zone tout en permettant d’obtenir un résultat optimal dans une zone éloignée. De ce fait, il est possible d’accoler le dispositif d’homogénéisation à une antenne volumique tout en obtenant le résultat recherché. Il n’est donc plus nécessaire de manipuler le dispositif d’homogénéisation à chaque réalisation d’une IRM.
L’utilisation de plusieurs déformations locales telles que décrites plus haut et reliées entre elles en série selon l’invention pour former une structure continue permet de combiner leur effet de dipôle électrique afin d’améliorer le comportement de dipôle électrique de la piste métallique, et ainsi améliorer l’homogénéisation du champ radiofréquence par le dispositif d’homogénéisation.
Enfin, la forme du dispositif d’homogénéisation énoncée ci-dessus permet d’obtenir un compromis optimal entre la bande passante propre au dispositif d’homogénéisation et l’efficacité de rayonnement du dispositif d’homogénéisation. En d’autres termes, et en agençant la piste métallique comme décrit ci-dessus, on obtient une bande passante propre au dispositif d’homogénéisation le plus large possible (pour assurer un recoupement des fréquences de fonctionnement avec la bande passante propre à l’antenne volumique) tout en conservant une efficacité de rayonnement élevée ; là où certains dispositifs choisissent de privilégier l’un ou l’autre. Les dispositifs selon l’art antérieur peuvent par exemple permettre d’obtenir un facteur de qualité élevé mais une bande passante étroite (le facteur de qualité étant égal à la fréquence à laquelle le gain est maximal divisé par la bande passante), ce qui conduit à l’obtention d’un dispositif d’homogénéisation difficile à coupler à l’antenne volumique et très sensible à l’environnement local. A l’inverse, un facteur de qualité trop faible conduira à l’obtention d’un dispositif d’homogénéisation peu résonant avec une efficacité de correction trop faible.
Dans la présente description, on parlera de fréquence du champ radiofréquence correspondant à la longueur d’onde du champ radiofréquence en étant reliée à cette dernière par l’équation suivante :
[Math 1] f = c/A
Où f est la fréquence du champ radiofréquence, A est la longueur d’onde du champ radiofréquence et c est la vitesse de la lumière dans le vide.
Dans la présente description, la fréquence du champ radiofréquence est la fréquence de Larmor utilisée dans un appareil IRM.
Selon la présente description, la surface du motif est la surface d’une zone dans laquelle est inscrite la piste métallique, par exemple une zone rectangulaire ou une zone carrée.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du dispositif d’homogénéisation prises seules ou en combinaison :
Les déformations locales sont réalisées à intervalles réguliers ;
Les segments terminaux sont alignés ;
Le motif est formé par plusieurs courbes de Hilbert du second ordre reliées entre elles en série, plusieurs courbes de Koch du second ordre reliées entres en série, ou plusieurs courbes de Minkowski du second ordre reliées entres en série. Ces formes permettent entre autres à la structure de résonner comme un dipôle électrique à la fréquence de Larmor. L’utilisation de telles courbes permet de conserver ces propriétés de résonance tout en repliant la piste métallique d’une longueur totale donnée ;
Les courbes de Hilbert du second ordre, de Koch du second ordre, ou de Minkowski du second ordre sont réparties selon une alternance droite/gauche le long de plusieurs portions de liaison au moins en partie rectilignes alignées ; Au moins une portion de liaison au moins en partie rectiligne comprend un motif en croix. La présence de motifs en croix amplifie les performances du dispositif d’homogénéisation ;
Le motif est d’une largeur comprise entre 4 et 10 centimètres et une hauteur comprise entre 10 et 25 centimètres. Il s’agit des intervalles de dimensions optimaux pour une intensité de champ magnétique statique de 7T ;
La piste métallique est agencée sur un substrat diélectrique. Cela permet de maintenir la structure mécanique de la piste métallique ;
Le substrat diélectrique est d’une épaisseur comprise entre 0,1 millimètre et 1 millimètre. Cela permet d’obtenir une structure fine et flexible simple à mettre en place, notamment pour des antennes à géométrie complexe ; et
Le substrat comprend un facteur de perte diélectrique, évalué à la fréquence correspondant à la longueur d’onde du champ radiofréquence, inférieur à 0,05. Cela permet d’optimiser l’efficacité du dispositif d’homogénéisation en limitant l’absorption du champ radiofréquence par le substrat. Dans la présente description, le facteur de perte diélectrique (ou angle de perte) est une grandeur sans dimension qui a le sens connu de l’homme du métier dans le domaine des hyperfréquences. Pour un matériau diélectrique, il est environ égal au rapport entre la partie imaginaire et la partie réelle de la constante diélectrique complexe du matériau. Le facteur de perte diélectrique dépend en particulier de la fréquence du champ radiofréquence considérée ;
L’invention a également pour objet un ensemble formée par une antenne volumique configurée pour émettre un champ radiofréquence et un dispositif d’homogénéisation selon l’invention.
Avantageusement, l’antenne volumique est une antenne de type cage à oiseau configurée pour être placée autour d’une zone du corps à imager.
Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1] la figure 1 est une représentation de deux exemples d’un dispositif d’homogénéisation selon l’invention ;
[Fig. 2] la figure 2 est une représentation de plusieurs exemples de piste métallique selon l’invention ;
[Fig. 3] la figure 3 est représentation de résultats de simulation montrant la répartition du champ radiofréquence d’excitation avec un exemple de dispositif d’homogénéisation selon l’invention ; et
[Fig. 4] la figure 4 est une représentation de résultats expérimentaux montrant la répartition du champ radiofréquence d’excitation avec un exemple de dispositif d’homogénéisation mettant en oeuvre une configuration bilatérale.
Description détaillée
Il est à noter que, dans la présente description, certains éléments ne sont pas représentés à l’échelle et ce pour des questions de visibilité. De plus, et pour des questions de visibilité, seule une partie des éléments de même référence numérique est référencée.
Les figures. 1 et 2 illustrent des exemples de dispositifs 2 et 4 selon la présente invention. Ces dispositifs d’homogénéisation sont conçus pour être utilisés dans un système d’émission d’un champ radiofréquence (nommé « champ RF » ci-après) pour appareil d’imagerie par résonance magnétique (IRM). Une tête 6 est représentée schématiquement pour montrer le positionnement et l’ordre de grandeurs des dimensions des dispositif d’homogénéisation 2 et 4 par rapport aux parties du corps.
Le système d’émission comprend une ou plusieurs antennes volumiques d’émission d’un champ RF et un ou plusieurs dispositifs d’homogénéisation du champ RF. De tels systèmes sont configurés pour s’adapter autour d’une partie d’un corps à imager (par exemple la tête 6) et pour émettre, dans cette partie du corps, un champ RF homogène à une fréquence donnée afin d’y exciter des noyaux atomiques.
La partie du corps à imager peut éventuellement être disposée sur un support autour duquel l’antenne volumique vient se placer. Le placement peut être effectué par coulissement de l’antenne volumique le long d’une glissière de placement. La fréquence du champ RF utilisée pour exciter les noyaux atomiques de la partie du corps à imager, appelée fréquence de Larmor, dépend du type de noyaux atomiques à exciter et du champ magnétique principal de l’appareil IRM. La fréquence de Larmor peut être, par exemple, d’environ 300 MHz dans le cas de noyaux d’atomes d’hydrogène dans un champ magnétique principal d’environ 7 T. La longueur d’onde du champ RF utilisé peut donc être par exemple, d’environ 1 mètre.
La Fig. 1 illustre deux exemples d’un dispositif d’homogénéisation d’un champ radiofréquence selon la présente invention, également appelé « coussins d’homogénéisation » du champ RF. Les dispositifs comprennent dans ces exemples une piste métallique 8 agencée sur un substrat diélectrique 10. Comme cela sera décrit plus en détails par la suite, la piste métallique 8 comprend deux segments terminaux s’étendant selon des directions parallèles entre elles (les segments terminaux étant alignées entre eux dans des exemples illustrés en figure 2) et une portion principale s’étendant entre les deux segments terminaux et comprenant plusieurs déformations locales (i.e. au moins deux) identiques les unes aux autres, placées à intervalles réguliers dans les exemples décrits et reliées entre elles en série par au moins une portion de liaison au moins en partie rectiligne 14 de telle sorte à conférer au dispositif d’homogénéisation une propriété de dipôle électrique.
Chaque déformation locale est contenue dans un plan en deux dimensions unique contenant toute la structure la formant, elle forme une courbe ouverte ne présentant pas d’intersection avec elle-même ni avec une autre déformation locale. Les courbes des déformations locales peuvent former des angles ou être des portions incurvées.
La présence de deux segments terminaux entourant plusieurs déformations locales, réalisés à intervalles réguliers et respectant une symétrie autour du centre du motif permet d’obtenir un maximum d’amplitude au centre du motif et donc d’avoir une champ magnétique centré (en effet, le courant au niveau des segments terminaux est faible, mais on observe une augmentation de la fréquence de résonance au niveau des déformations locales).
La piste métallique 8 est continue, d’une longueur totale (on entend par « longueur totale » de la piste métallique 8 la longueur de la piste totalement dépliée) comprise de préférence entre 50% et 75% de la longueur d’onde du champ RF utilisé par l’appareil d’IRM. En pratique, on cherchera à ce que la piste métallique occupe une surface suffisante pour recouvrir la partie du corps à imager.
La piste métallique 8 forme un motif qui a une largeur L comprise entre 4% et 10% de la longueur d’onde du champ RF et une hauteur H comprise entre 10% et 25% de la longueur du champ RF. La figure 2 illustre, sur un des exemples de de piste métallique selon l’invention, la hauteur H et la largeur L d’une piste métallique. Il s’agit respectivement de la distance entre les deux points les plus éloignés selon une direction longitudinale de la piste métallique, et de la distance entre les deux points les plus éloignés selon une direction transversale de la piste métallique. Par exemple, et pour une longueur d’ondes électromagnétique dans le vide égale à 1 mètre, la largeur L du motif est comprise entre 4 centimètres et 10 centimètres et sa hauteur H est comprise entre 10 centimètres et 25 centimètres. Ces intervalles sont optimaux pour des antennes volumiques utilisées pour l’IRM du cerveau à 7T.
Cette dimension permet en particulier que la surface puisse recouvrir la partie du corps à imager comme, par exemple, une zone du cerveau ou une zone pelvienne. En particulier, dans les cas de l’application du dispositif à l’IRM du cerveau, lesdites dimensions permettent de garantir une efficacité du dispositif au niveau des lobes latéraux ou temporaux, qui sont des zones dans lequel le champ RF est en général peu présent lorsqu’une antenne birdcage est utilisée sans dispositif d’homogénéisation.
Dans certains cas, il peut être nécessaire d’imager une zone plus grande que la surface recouverte par une seule piste métallique 8. Le nombre de pistes métalliques 8 présentes sur un substrat diélectrique 10 peut dès lors varier. Chacune des pistes métalliques 8 a des dimensions dans les intervalles ci-dessus.
De préférence, la piste métallique 8 forme (i.e. le motif est formé par) plusieurs courbes de Hilbert de second ordre 16, selon leur définition mathématique, reliées elles en série comme décrit plus haut, de préférence six courbes de Hilbert du second ordre. Cette forme permet entre autres à la structure de résonner comme un dipôle électrique à la fréquence de Larmor. L’utilisation de courbes de Hilbert permet de conserver ces propriétés de résonance tout en repliant la piste métallique d’une longueur totale donnée. L’utilisation d’une géométrie du type de la courbe de Hilbert permet en pratique de replier une piste métallique d’une longueur totale donnée pour réduire l’espace bidimensionnel qu’elle occupe sur une surface, tout en conservant la même longueur totale (correspondant à la longueur déroulée). Cela permet en particulier à une piste métallique selon l’invention de pouvoir interagir avec des antennes volumiques émettant des champs RF d’une longueur d’onde supérieure aux dimensions de la surface occupée par la piste métallique.
Les courbes de Hilbert de second ordre 16 peuvent être réparties selon une alternance droite/gauche le long de plusieurs portions de liaison au moins en partie rectilignes 14 alignées, des motifs en croix 18 pouvant être placés au niveau des portions de liaison au moins en partie rectilignes 14. L’alternance gauche/droite est représentée sur la figure 1 sur les deux dispositifs d’homogénéisation 2 et 4, le dispositif d’homogénéisation 2 comprenant un motif en croix 18 sur chaque portion de liaison 14 entre deux courbes de Hilbert de second ordre 16, les motifs en croix 18 permettant d’augmenter les performances du dispositif d’homogénéisation 2. L’existence d’une symétrie participe à conférer au dispositif d’homogénéisation 2 ou 4 des propriétés de dipôle électrique pouvant interagir avec une antenne volumique.
Alternativement à la présence de plusieurs courbes de Hilbert de second ordre, il est possible d’envisager que les déformations locales soient formées par des courbes de Koch du second ordre 16’, ou encore des courbes de Minkowski du second ordre 16”, avec obtention des mêmes effets que ceux décrits ci-dessus. Le nombre de courbes, leur disposition, ou encore la présence de motifs en croix peuvent être identiques à ce qui a été décrit pour les courbes de Hilbert de second ordre 16.
Les trois exemples de courbes ci-dessus illustrent des cas préférentiels mais non limitants des possibilités de réalisation d’un motif selon l’invention.
La piste métallique 2 ou 4 peut être agencée, par exemple imprimée, sur un substrat diélectrique 10. Cela permet de maintenir la structure mécanique de la piste métallique. Ce substrat diélectrique 10 a des dimensions suffisantes pour lui permettre de contenir la piste métallique 2 ou 4. Son épaisseur peut être comprise entre 0,1 millimètre et 1 millimètre, par exemple égale à 0,5 millimètre. Cela permet d’obtenir une structure fine et flexible simple à mettre en place, notamment pour des antennes à géométrie complexe.
Le substrat diélectrique 10 peut comprendre un facteur de perte diélectrique, évalué à la fréquence correspondant à la longueur d’onde du champ radiofréquence, inférieur à 0,05. Cela permet d’optimiser l’efficacité du dispositif d’homogénéisation en limitant l’absorption du champ radiofréquence par le substrat. Dans la présente description, le facteur de perte diélectrique (ou angle de perte) est une grandeur sans dimension qui a le sens connu de l’homme du métier dans le domaine des hyperfréquences. Pour un matériau diélectrique, il est environ égal au rapport entre la partie imaginaire et la partie réelle de la constante diélectrique complexe du matériau. Le facteur de perte diélectrique dépend en particulier de la fréquence du champ radiofréquence considérée.
Selon l’invention, le dispositif d’homogénéisation 2 ou 4 a une fréquence fondamentale supérieure à la fréquence correspondant à la longueur d’onde du champ RF, par exemple supérieure à une fréquence de Larmor utilisée par un appareil d’IRM (par exemple 300 MHz pour un appareil IRM ultra-haut champ à 7 T ou 125 MHz pour un appareil IRM haut champ à 3 T). Cela permet d’éviter que la présence du corps humain ne rende la fréquence fondamentale inférieure à la fréquence du champ RF lors de l’utilisation du dispositif. Cela permet au dispositif d’homogénéiser le champ RF sans entrer en résonance avec lui
La Fig. 3 représente des résultats de simulation montrant la répartition du champ RF d’excitation avec un exemple de dispositif selon la présente description.
En particulier, les simulations modélisent la répartition d’un champ RF de fréquence 300 MHz (correspondant à celui utilise dans les appareils d’IRM ultra-haut champ à 7 T) dans le cas d’une utilisation pour l’imagerie d’un cerveau.
Les simulations utilisent les paramètres d’une antenne de type birdcage en quadrature comprenant un (colonne centrale) ou deux (colonne de droite) dispositifs d’homogénéisation 2 ou 4 (le dispositif d’homogénéisation 2 est référencé sur la figure 3 mais il pourrait s’agir de la référence 4 également).
Le modèle de tête utilisé est un modèle fantôme SAM (selon l’acronyme anglais de « Specific Anthropomorphic Mannequin ») classiquement utilisé dans ce type de simulation. Le modèle SAM est un mannequin qui présente des propriétés standardisées proches de celles du corps humain (permittivité diélectrique : 42, conductivité électrique : 0.99 S/m et masse volumique 1000 kg/m3).
Les simulations sont faites avec le logiciel de simulation CST Microwave Studio® pour évaluer la répartition du champ magnétique RF ainsi que le débit d’absorption spécifique (DAS). Le DAS (exprime W/kg) quantifie la quantité de puissance électromagnétique absorbée par les tissus du corps humain, qui est par la suite dissipée sous forme de chaleur. Cette grandeur est typiquement utilisée par l’homme du métier pour évaluer des critères de sécurité de l’utilisation d’appareils à rayonnement pour un patient.
La figure 3 présente en particulier des simulations de la répartition du champ RF dans un cerveau dans trois cas :
- sans dispositif d’homogénéisation (colonne de gauche),
- avec un unique dispositif d’homogénéisation, dans cet exemple un dispositif d’homogénéisation 2 ou 4, placé d’un seul côté du cerveau au niveau de la zone temporale droite (colonne centrale), et
- avec deux dispositifs d’homogénéisation 2 ou 4 (colonne de droite).
La piste métallique 8 comprend des dimensions comprises dans les intervalles mentionnés ci-dessus.
Pour chacune des trois configurations, il est représenté le plan coronal médian en haut (22, 22’, 22”) et le plan sagittal médian en bas (24, 24’, 24”). Les zones délimitées par un trait noir indiquent des zones d’intérêt 26 correspondant à différentes régions du cerveau.
Les zones, par exemple représentée par la flèche 28, indiquent des exemples de zones d’ombre dans lesquelles le champ RF est très faible du fait d’un manque d’homogénéité du champ RF. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de l'invention vise à éliminer ces zones d’ombre 28 en homogénéisant la répartition du champ RF dans l’ensemble de la partie du corps à imager.
La figure 3 montre que l’ajout d’un dispositif d’homogénéisation selon la présente invention permet d’éliminer les zones d’ombre 28 dans le cerveau en réintroduisant du signal par homogénéisation du champ RF d’excitation (cela est clairement visible en comparant les plans coronaux médians 22 et 22” mais également les plans sagittaux médians 24 et 24”).
De plus, l’homogénéité du champ RF dans la zone du cervelet n’est pas trop affectée par la présence des dispositifs d’homogénéisation 2 ou 4. Cet aspect est remarquable en ce qu’il diffère des coussins connus de l’état de l’art basés sur des matériaux diélectriques. Les résultats des moyennes statistiques des valeurs du champ RF dans différentes zones du cerveau pour différentes configurations du dispositif sont rassemblées dans le Tableau 1 ci-dessous.
[Tableau 1]
Ils montrent une nette amélioration de la valeur moyenne de l’amplitude du champ RF dans les zones temporales (+45% pour la configuration unilatérale et + 56% pour la configuration bilatérale).
Le logiciel de simulation CST Microwave Studio® permet également de réaliser un bilan de puissance absorbée dans le cerveau du modèle fantôme. La grandeur d’intérêt est le débit d’absorption spécifique (DAS) dont on peut prendre la valeur moyennée sur un volume entier d’une partie du corps (valeur globale) ou la valeur maximale dans des volumes équivalents à 10 g de tissu (valeur locale).
Le Tableau 2 ci-dessous rassemble les résultats de DAS simulés pour différentes configurations du dispositif selon des modes de réalisation de l’invention. Les résultats du Tableau 2 montrent une augmentation d’environ 45% du DAS local dans le cas de la configuration bilatérale.
Cet effet peut être contrebalancé par une légère augmentation de la distance entre le dispositif et la tête. Il s’agit d’un compromis entre augmentation du signal dans les zones d’ombre et DAS local.
Le tableau 2 ci-dessous montre que le DAS local pour l’imagerie du cerveau reste faible, même avec la proximité de l’antenne et des zones imagées.
[Tableau 2]
Des tests expérimentaux montrant l’effet du dispositif sur la répartition d’un champ RF de fréquence 300 MHz dans le cadre de l’IRM du cerveau ont également été effectués pour vérifier la fonction d’homogénéisation du dispositif selon la présente invention
Les mesures représentées à la figure 4 sont le résultat de test in vivo. Les dispositifs d’homogénéisation 2 ou 4 sont placés comme lors des tests de la figure 3.
Dans ces tests expérimentaux, l’antenne utilisée est une antenne birdcage en quadrature avec un canal d’émission/réception visant l’imagerie du cerveau par un appareil IRM ultra-haut champ à 7T. La piste métallique 8 est imprimée, ces dimensions correspondant à celles précitées.
La figure 4 des résultats expérimentaux montrant la répartition du champ RF d’excitation avec un exemple de dispositif mettant en oeuvre une configuration unilatérale, selon la présente invention.
En particulier, la figure 4 présente des résultats de mesure de l’angle de bascule (grandeur proportionnelle à l’amplitude du champ RF) dans le modèle fantôme de cerveau décrit ci-dessus pour différentes configurations de mesure :
- sans dispositif d’homogénéisation (ligne du haut 30), et
- avec deux dispositif d’homogénéisation (ligne centrale 32).
La troisième ligne 34 de la figure 4 correspond à une comparaison entre les deux lignes précitées afin de visualiser le gain relatif de signal entre les deux configurations.
Pour chaque configuration de mesure, les résultats sont présentés selon une coupe sagittale (colonne de gauche, une coupe coronale (colonne du milieu) et une coupe axiale (colonne de droite). Les résultats montrent un effet très positif du dispositif sur l’amplitude du champ RF avec une augmentation d’environ 50% à 60% sur chaque lobe temporal).
Liste de références
2, 4 : dispositifs d’homogénéisation
6 : tête
8 : piste métallique
10 : substrat
14 : portions de liaison rectilignes
16 : courbes de Hilbert du second ordre
16’ : courbes de Koch du second ordre
18’ : courbes de Minkowski du second ordre
18 : motifs en croix
22, 22’, 22” : plan coronal médian
24, 24’, 24” : plan sagittal médian
26 : zones d’intérêts
28 : zones d’ombre
30 : mesure sans dispositifs d’homogénéisation
32 : mesure avec dispositifs d’homogénéisation
34 : comparaison entre les mesures
L : largeur du motif
H : hauteur du motif

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif d’homogénéisation (2, 4) de champ radiofréquence, pour une imagerie par résonnance magnétique, d’une longueur d’ondes donnée émise par une antenne volumique, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une piste métallique (8) continue d’une longueur totale comprise entre 50% et 75% de la longueur d’onde du champ radiofréquence, la piste métallique (8) formant un motif ayant une surface d’une largeur (L) comprise entre 4% et 10% de la longueur d’onde du champ radiofréquence et une hauteur (H) comprise entre 10% et 25% de la longueur du champ radiofréquence, la piste métallique comprenant deux segments terminaux s’étendant selon des directions parallèles entre elles et une portion principale s’étendant entre les deux segments terminaux et comprenant plusieurs déformations locales identiques les unes aux autres et reliées entre elles en série par au moins une portion de liaison au moins en partie rectiligne (14) de telle sorte à conférer au dispositif d’homogénéisation (2, 4) une propriété de dipôle électrique, le dispositif d’homogénéisation ayant une fréquence fondamentale supérieure à la fréquence correspondant à la longueur d’onde du champ radiofréquence.
[Revendication 2] Dispositif d’homogénéisation (2, 4) selon la revendication 1 , dans lequel le motif est formé de plusieurs courbes de Hilbert du second ordre (16) reliées entre elles en série, plusieurs courbes de Koch du second ordre (16’) reliées entres en série, ou plusieurs courbes de Minkowski du second ordre (16”) reliées entres en série.
[Revendication 3] Dispositif d’homogénéisation (2, 4) selon la revendication 2, dans lequel les courbes de Hilbert du second ordre (16), de Koch du second ordre (16’), ou de Minkowski du second ordre (16”) sont réparties selon une alternance droite/gauche le long de plusieurs portions de liaison au moins en partie rectilignes (14) alignées. [Revendication 4] Dispositif d’homogénéisation (2,
4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une portion de liaison au moins en partie rectiligne (14) comprend un motif en croix (18).
[Revendication 5] Dispositif d’homogénéisation (2, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le motif est d’une largeur (L) comprise entre 4 et 10 centimètres et une hauteur (H) comprise entre 10 et 25 centimètres.
[Revendication 6] Dispositif d’homogénéisation (2, 4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la piste métallique (8) est agencée sur un substrat diélectrique (10).
[Revendication 7] Dispositif d’homogénéisation selon (2, 4) selon la revendication précédente, dans lequel le substrat diélectrique est d’une épaisseur comprise entre 0,1 millimètre et 1 millimètre.
[Revendication 8] Dispositif d’homogénéisation (2, 4) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le substrat comprend un facteur de perte diélectrique, évalué à la fréquence correspondant à la longueur d’onde du champ radiofréquence, inférieur à 0,05.
[Revendication 9] Ensemble formée par une antenne volumique configurée pour émettre un champ radiofréquence et un dispositif d’homogénéisation (2, 4) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
[Revendication 10] Ensemble selon la revendication 9, dans lequel l’antenne volumique est une antenne de type cage à oiseau configurée pour être placée autour d’une zone du corps à imager.
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