RU178567U1

RU178567U1 - Two-channel RF coil for magnetic resonance imaging

Info

Publication number: RU178567U1
Application number: RU2017129665U
Authority: RU
Inventors: Георгий Алексеевич Соломаха; Станислав Борисович Глыбовский; Константин Руфович Симовский; Ирина Валерьевна Мельчакова; Павел Александрович Белов
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-04-11

Abstract

Двухканальная радиочастотная катушка предназначена для передачи и приема импульсных сигналов в магнитно-резонансной томографии. Катушка содержит два связанных диполя из немагнитного материала, размещенных на подложке из диэлектрического материала, коаксиальные кабели, симметрирующие устройства, гибридное кольцо и цепи согласования. Диполи возбуждаются с помощью невправленного ответвителя синфазно-противофазного типа произвольной конфигурации. При возбуждении катушки через синфазный вход ответвителя в катушке возбуждается симметричная мода, распределение ближнего поля которой аналогично распределению ближнего поля дипольной антенны, а при возбуждении через противофазный вход возбуждается антисимметричная мода, распределение поля которой аналогично ближнему полю рамочной антенны. Особенности предложенного технического решения позволяют использовать данное устройство для приема и передачи радиочастотных сигналов МРТ с круговой поляризацией магнитного поля.A two-channel radio frequency coil is designed to transmit and receive pulsed signals in magnetic resonance imaging. The coil contains two coupled dipoles of non-magnetic material placed on a substrate of dielectric material, coaxial cables, balancing devices, a hybrid ring and matching circuits. Dipoles are excited with an unidirectional in-phase coupler of an arbitrary configuration. When the coil is excited through the in-phase input of the coupler, a symmetric mode is excited in the coil, the near-field distribution of which is similar to the distribution of the near field of the dipole antenna, and when excited through the antiphase input, the antisymmetric mode is excited, the field distribution of which is similar to the near field of the frame antenna. The features of the proposed technical solution make it possible to use this device for receiving and transmitting radio frequency MRI signals with circular polarization of the magnetic field.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике и может использоваться в качестве элемента приемопередающей фазированной антенной решетки сверхвысокопольного магнитно-резонансного томографа с уровнем постоянного магнитного поля 7 Тл (соответствует рабочей частоте томографа 298 МГц), используемого в медицинских исследованиях человеческого организма методами магнитно-резонансной томографии и спектроскопии.The utility model relates to medical equipment and can be used as an element of a transceiver phased antenna array of an ultrahigh-field magnetic resonance imager with a constant magnetic field level of 7 T (corresponding to a working frequency of the 298 MHz tomograph) used in medical studies of the human body using magnetic resonance imaging and spectroscopy .

Существует радиочастотная катушка для применения в сверхвыскопольной МРТ в виде дипольной антенны, предназначенная для использования в качестве элемента приемо-передающий фазированной антенной решетки, (патент WO 2014133391 А1 опубликовано 4 сентября 2014), выполненных в виде немагнитной металлизации на диэлектрической подложке.There is a radio-frequency coil for use in a super-microscopic MRI in the form of a dipole antenna, designed for use as a transceiver element of a phased array antenna (patent WO 2014133391 A1 published September 4, 2014), made in the form of non-magnetic metallization on a dielectric substrate.

Данная радиочастотная катушка предназначена для создания радиочастотного магнитного поля линейной поляризации в исследуемом объекте и не может быть использована для создания радиочастотного магнитного поля круговой поляризации, которое могло бы обеспечить лучшее соотношение между принимаемым сигналом и шумом, а значит и лучшее качество получаемого изображения.This RF coil is designed to create a linear frequency polarized radio frequency magnetic field in the test object and cannot be used to create a circular polarized radio frequency magnetic field that could provide a better ratio between the received signal and noise, and therefore the best image quality.

Ближайшим устройством к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа, является двухканальная радиочастотная катушка для сверхвысокопольного томографа, предназначенная для работы в качестве элемента приемопередающей решетки томографа и представляющая собой комбинацию рамочной и дипольной антенн, выполненных на диэлектрических подложках в виде немагнитной металлизации и соединенных через симметрирующие устройства и цепи согласования с помощью коаксиальных кабелей с приемо-передающим устройством томографа, размещенных в одной плоскости таким образом, что дипольная антенная проходит через центр рамки и ось диполя совпадает с направлением постоянного магнитного поля (

MA et al, Magn Reson Med. 2017 Feb; 77(2):884-894).The closest device to the proposed one and chosen as a prototype is a two-channel radiofrequency coil for an ultrahigh-field tomograph, designed to work as an element of the transceiver array of the tomograph and representing a combination of frame and dipole antennas made on dielectric substrates in the form of non-magnetic metallization and connected through balun devices matching circuits using coaxial cables with a tomograph transceiver located in one oskosti so that the dipole antenna passes through the center of the frame and the dipole axis coincides with the direction of the constant magnetic field (

MA et al, Magn Reson Med. 2017 Feb; 77 (2): 884-894).

Прототип обладает существенным недостатком в виде малой глубины проникновения радиочастотного магнитного поля в пациента и пониженным уровнем сигнала радиочастотного отклика исследуемой области. Это приводит к снижению качества получаемого изображения.The prototype has a significant drawback in the form of a small depth of penetration of the radio frequency magnetic field into the patient and a low signal level of the radio frequency response of the studied area. This leads to a decrease in the quality of the resulting image.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение - улучшение качества получаемого изображения.The task to which the proposed technical solution is aimed is to improve the quality of the resulting image.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в увеличении уровня принимаемого сигнала отклика спинов.The problem is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the level of the received signal of the response of the spins.

Данный технический результат достигается тем, что двухканальная радиочастотная катушка для магнитно-резонансного томографа, соединенная с приемо-передающим устройством томографа с помощью коаксиальных кабелей через симметрирующие устройства и цепи согласования и содержащая подключенную к симметрирующему устройству дипольную антенну, о выполненную в виде немагнитной металлизации на диэлектрической подложке, отличается тем, что в ее состав включен направленный ответвитель синфазно-противофазного типа, выходы которого подключены к симметрирующим устройствам, причем второе симметрирующее устройство соединено со второй дипольной антенной, а входы направленного ответвителя присоединены к цепям согласования.This technical result is achieved in that a two-channel radio frequency coil for a magnetic resonance imager connected to a tomograph transceiver using coaxial cables through balun devices and matching circuits and containing a dipole antenna connected to a balun device, made in the form of non-magnetic metallization on dielectric substrate, characterized in that it includes a directional coupler of the in-phase antiphase type, the outputs of which are connected to balancing devices, and the second balancing device is connected to the second dipole antenna, and the inputs of the directional coupler are connected to the matching circuits.

Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображена схема предлагаемого устройства.The essence of the utility model is illustrated by a figure, which shows a diagram of the proposed device.

Оно состоит из двух дипольных антенн 1, входы 2 которых соединены с выходами 3 направленного осветителя синфазно-противофазного типа 4 через симметрирующие устройства 5, входы 6 соединены с приемопередающим устройством томографа через цепи согласования 7 и коаксиальные кабели 8. Направленный ответвитель синфазно-противофазного типа выполнен в виде гибридного кольца.It consists of two dipole antennas 1, the inputs 2 of which are connected to the outputs 3 of a directional in-phase type illuminator 4 through balancing devices 5, the inputs 6 are connected to the tomograph transceiver through matching circuits 7 and coaxial cables 8. The directional in-phase phase-coupler is made in the form of a hybrid ring.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В момент передачи радиочастотные зондирующие сигналы с оптимальной амплитудой и фазой подаются с приемопередающего устройства томографа на входы 6 направленного ответвителя синфазно-противофазного типа 4, выполненного в виде гибридного кольца, через цепи согласования 7, при помощи коаксиальных кабелей 8. На выходах 3 направленного осветителя синфазно-противофазного типа 4 формируются синфазный и противофазный сигналы, которые через симметрирующие устройства 5, необходимые для согласования работы гибридного кольца и диполей катушки, поступает на входы 2 диполей 1. Размер и форма диполей выбраны в соответствии с рекомендацией по применению дипольных антенн в сверхвысокпольной МРТ с уровнем постоянного поля 7 Тл (The fractionated dipole antenna: A new antenna for body imaging at 7 Tesla, Raaijmakers AJ et al, Magn Reson Med. 2016 Mar; 75(3):1366-74). Дипольная антенна является резонансной при условии наличия резистивной нагрузки в виде тела человека, а ее длина уменьшена с помощью индуктивностей. В зависимости от того, какой из входов катушки задействован, создается распределение магнитного поля, аналогичное полю дипольной антенны (симметричная мода) или распределение магнитного поля аналогичное полю рамочной антенны (антисимметричная мода). В момент приема катушка работает по аналогичному принципу что и при передаче, только в обратном направлении и сигнал с выхода катушки направляется к приемопередающему устройству томографа. Сигнал ЯМР-отклика наводит в диполях 1 ЭДС. Сигнал с выходов 2 диполей 1 поступает на выходы 3 направленного ответвителя 4 через симметрирующие устройства 5. Далее сигнал поступает с входов 6 гибридного кольца на приемопередающее устройство томографа через цепи согласования 7 и коаксиальные кабели 8.At the time of transmission, radio-frequency sounding signals with optimal amplitude and phase are supplied from the tomograph transceiver to the inputs 6 of the directional coupler of the in-phase type 4, made in the form of a hybrid ring, through the matching circuit 7, using coaxial cables 8. At the outputs 3 of the directional illuminator, in-phase -phase type 4 in-phase and antiphase signals are formed, which through balancing devices 5, necessary to coordinate the operation of the hybrid ring and dipoles of the coil, dulls at the inputs of 2 dipoles 1. The size and shape of the dipoles are selected in accordance with the recommendation for the use of dipole antennas in an ultrahigh-field MRI with a constant field level of 7 T (The fractionated dipole antenna: A new antenna for body imaging at 7 Tesla, Raaijmakers AJ et al, Magn Reson Med. 2016 Mar; 75 (3): 1366-74). A dipole antenna is resonant, provided there is a resistive load in the form of a human body, and its length is reduced by using inductances. Depending on which of the coil inputs is used, a magnetic field distribution similar to the dipole antenna field (symmetric mode) or a magnetic field distribution similar to the field antenna field (antisymmetric mode) is created. At the time of reception, the coil operates on a similar principle as with transmission, only in the opposite direction and the signal from the output of the coil is sent to the transceiver of the tomograph. The NMR response signal induces EMF dipoles 1. The signal from the outputs 2 of dipoles 1 is fed to the outputs 3 of the directional coupler 4 through balancing devices 5. Next, the signal is supplied from the inputs 6 of the hybrid ring to the tomograph transceiver through the matching circuit 7 and coaxial cables 8.

Claims

A two-channel radio-frequency coil for a magnetic resonance imager containing two dipole antennas, each of which is made in the form of non-magnetic metallization on a dielectric substrate, connected through the corresponding balancing devices to the outputs of the directional coupler of the in-phase type, the inputs of which are connected to matching circuits, made with the possibility connection to coaxial cables of the tomograph transceiver.