RU225852U1 - Беспроводная радиочастотная катушка для магнитно-резонансной маммографии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике и представляет собой беспроводную радиочастотную катушку для высокопольной магнитно-резонансной маммографии. Устройство содержит две пары устанавливаемых соответственно вокруг левой и правой молочных желез взаимно ортогональных резонаторов, состоящих из электрически замкнутых немагнитных проводников с конденсаторами в виде двух плоских спиралей в каждом из резонаторов. В проводники резонаторов включены последовательно по три катушки индуктивности с возможностью подстройки, с обеспечением попарной индуктивной связи между двумя встречно включенными катушками индуктивности проводников правого и левого резонаторов каждого из ортогональных направлений и двух индуктивных связей между встречно включенными катушками индуктивности проводников левого резонатора с катушками индуктивности проводников правого резонатора взаимно ортогональных направлений, а также с обеспечением двух индуктивных связей между встречно включенными катушками индуктивности проводников левых и правых резонаторов взаимно ортогональных направлений, индуктивность индуктивно связанных между собой катушек индуктивности проводников правого и левого горизонтальных резонаторов в три раза больше индуктивности индуктивно связанных катушек индуктивностей проводников правого и левого вертикальных резонаторов, в пятнадцать раз больше индуктивности индуктивно связанных катушек индуктивностей проводников левого резонатора с катушками индуктивности проводников правого резонатора взаимно ортогональных направлений, и в два раза больше индуктивности индуктивно связанных катушек индуктивности проводников левых и правых резонаторов взаимно ортогональных направлений. Техническим результатом является увеличение добротности катушки на рабочей частоте магнитно-резонансного томографа.

Description

Полезная модель предназначена для применения в медицинской технике и служит для приема сигнала ядерного магнитного резонанса из области исследования (молочных желез человека) на рабочей частоте магнитно-резонансного томографа (МРТ).

Известна радиочастотная (РЧ) катушка для МРТ молочных желез (патент РФ №214274U1, МПК A61B 5/055, дата приоритета 18.04.2022, дата публикации 19.10.2022). Катушка состоит из двух массивов соосных немагнитных металлических кольцевых резонаторов, соединенных с обоих концов через ёмкости, расположенные на печатных платах. В устройство также включены два резонатора, состоящие из двух одинаковых электрически замкнутых проводников в виде соосных плоских спиралей с последовательно включенными сосредоточенными конденсаторами. При этом оси спиралей ортогональны осям кольцевых резонаторов, что обеспечивает квадратурный режим работы катушки и увеличение чувствительности в режиме приема. Несмотря на данное преимущество, при использовании беспроводной катушки корректная калибровка опорного напряжения радиопередатчика становится невозможной в автоматическом режиме, который используется при стандартной процедуре сканирования.

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является беспроводная РЧ катушка для МРТ молочных желёз человека (патент РФ №220841 U1, МПК A61B 5/055, дата приоритета 12.07.2023, дата публикации 05.10.2023). Катушка состоит из двух пар взаимно ортогональных резонаторов, состоящих из электрически замкнутых немагнитных металлических проводников с конденсаторами. В одну из спиралей каждого из четырех резонаторов параллельно конденсатору включена пассивная схема отстройки катушки от резонансной частоты. Отстройка происходит в режиме передачи, при котором на вход объемной передающей катушки аппарата МРТ подается РЧ импульс. Данное техническое решение позволяет проводить калибровку опорного напряжения радиопередатчика в автоматическом режиме.

Прототип обладает существенным недостатком в виде уменьшенной чувствительности катушки в режиме приема, связанной с электромагнитной связью между резонаторами.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является увеличение чувствительности катушки в режиме приема.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в увеличении добротности резонаторов предлагаемой катушки на рабочей частоте магнитно-резонансного томографа.

Данный технический результат достигается благодаря тому, что беспроводная радиочастотная катушка для магнитно-резонансной маммографии, содержащая две пары устанавливаемых соответственно вокруг левой и правой молочных желез взаимно ортогональных X-резонатора, создающего переменное магнитное поле, направленное вдоль горизонтальной оси, и Y-резонатора, создающего переменное магнитное поле, направленное вдоль вертикальной оси, состоящих из электрически замкнутых немагнитных проводников в виде двух плоских спиралей в каждом из резонаторов с конденсаторами, отличается тем, что в проводники резонаторов последовательно включены катушки индуктивности, образующие пары индуктивно связанных встречно включенных катушек, при этом пара катушек индуктивности включена в проводники левого Y-резонатора и правого Y-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, пара катушек индуктивности включена в проводники левого X-резонатора и правого X-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, пара катушек индуктивности включена в проводники левых X-резонатора и Y-резонатора, и правых X-резонатора и Y-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, пара катушек индуктивности включена в проводники левого Y-резонатора и правого X-резонатора, а также правого Y-резонатора и левого X-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, при этом емкость конденсаторов, включенных в проводники Y-резонаторов в 1,5 раза меньше, чем емкость конденсаторов, включенных в проводники X-резонаторов, индуктивность индуктивно связанных между собой катушек индуктивности проводников правого и левого X-резонаторов в три раза больше индуктивности индуктивно связанных катушек индуктивности проводников правого и левого Y-резонаторов, в два раза больше, чем индуктивность индуктивно связанных катушек индуктивности, включенных в проводники левых X и Y-резонаторов, и правых X и Y-резонаторов, в пятнадцать раз больше индуктивности индуктивно связанных катушек индуктивности, включенных в проводники левого Y-резонатора и правого X-резонатора, а также правого Y-резонатора и левого X-резонатора. Индуктивность индуктивно связанных между собой катушек индуктивности проводников правого и левого X-резонаторов составляет 300 нГн, и все катушки индуктивности выполнены подстроечными.

Наличие попарной индуктивной связи между встречно включенными катушками индуктивности соседних резонаторов минимизирует деструктивное влияние друг на друга этих резонаторов, обусловленное суперпозицией их связанных колебаний, так как при индуктивной связи между встречно включенными катушками индуктивности происходит взаимное подавление переменного тока в них.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурой, на которой схематически изображен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство состоит из двух пар взаимно ортогональных резонаторов, создающих переменное магнитное поле, направленное вдоль вертикальной оси (Y-резонаторов), и резонаторов, создающих переменное магнитное поле, направленное вдоль горизонтальной оси (X-резонаторов). Вектор индукции постоянного магнитного поля аппарата МРТ направлен вдоль оси Z. Резонаторы состоят из немагнитных металлических проводников 1. Включенные в проводники Y-резонаторов конденсаторы 2 имеют емкость, примерно в 1,5 раза меньшую, чем емкость конденсаторов 3, включенных в проводники Х-резонаторов. Это связано с увеличенным размером Х-резонаторов из-за необходимости визуализации подмышечных областей. Проводники 1 выполнены в виде двух пар электрически замкнутых соосных плоских спиралей. В разрывы проводников 1 резонаторов последовательно включены катушки индуктивности, образующие пары индуктивно связанных встречно включенных катушек 4, 5, 6, 7 (на фигуре встречное включение катушек индуктивности схематично изображено перекрестным расположением выводов одной из индуктивно связанных катушек).

Пара катушек индуктивности 4 включена в проводники 1 Y-резонаторов с обеспечением индуктивной связи между собой, катушки индуктивности расположены, например, соосно. Пара катушек индуктивности 5 включена в проводники 1 Х-резонаторов с обеспечением индуктивной связи между собой. Пара катушек индуктивности 6 включена в проводники 1 Х и Y-резонаторов левой половины и Х, и Y-резонаторов правой половины с обеспечением индуктивной связи между собой. Пара катушек индуктивности 7 включена в проводники 1 левого Y-резонатора и правого Х-резонатора, а также правого Y-резонатора и левого Х-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой. Для данной конфигурации резонаторов наибольшей индуктивностью обладают катушки индуктивности, включенные последовательно в проводники 1 двух X-резонаторов, для компенсации взаимной связи между ними. В результате численного электромагнитного моделирования и многочисленных экспериментальных исследований было установлено, что данные катушки индуктивности (пара индуктивно связанных катушек 5) имеют индуктивность, примерно в три раза большую, чем индуктивность пары катушек индуктивности 4, включенных последовательно проводникам 1 двух Y-резонаторов, примерно в два раза большую, чем индуктивность пары катушек индуктивности 6, включенных в проводники 1 Х и Y-резонаторов левой половины, и Х и Y-резонаторов правой половины, и примерно в 15 раз большую индуктивность, чем индуктивность пары катушек индуктивности 7, включенных в проводники 1 левого Y-резонатора и правого Х-резонатора, а также правого Y-резонатора и левого Х-резонатора.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал ядерного магнитного резонанса (ЯМР) наводит переменный ток в проводниках 1. При этом, X- и Y-резонаторы детектируют ортогональные компоненты магнитного поля круговой поляризации, излучаемого ядрами атомов, находящимися в области исследуемого объекта. Беспроводная катушка индуктивно связана с объемной приемо-передающей катушкой аппарата МРТ, что обеспечивает регистрацию сигнала ЯМР на двух ортогональных входах объемной приемо-передающей катушки.

В свою очередь, все настроенные на одну и ту же резонансную частоту резонаторы беспроводной катушки электромагнитно связаны между собой. Наличие катушек индуктивности в проводниках резонаторов с обеспечением попарной индуктивной связи между такими катушками разных резонаторов исключает возможное уменьшение добротности каждого из резонаторов и, как следствие, уменьшение амплитуды сигнала ЯМР, которое неминуемо при отсутствии такой связи.

Таким образом, благодаря минимизации деструктивного взаимного влияния резонаторов сохраняется высокая добротность резонаторов и чувствительность беспроводной катушки в режиме приема.

Claims (2)

1. Беспроводная радиочастотная катушка для магнитно-резонансной маммографии, содержащая две пары устанавливаемых соответственно вокруг левой и правой молочных желез взаимно ортогональных X-резонатора, создающего переменное магнитное поле, направленное вдоль горизонтальной оси, и Y-резонатора, создающего переменное магнитное поле, направленное вдоль вертикальной оси, состоящих из электрически замкнутых немагнитных проводников в виде двух плоских спиралей в каждом из резонаторов с конденсаторами, отличающаяся тем, что в проводники резонаторов последовательно включены катушки индуктивности, образующие пары индуктивно связанных встречно включенных катушек, при этом пара катушек индуктивности включена в проводники левого Y-резонатора и правого Y-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, пара катушек индуктивности включена в проводники левого X-резонатора и правого X-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, пара катушек индуктивности включена в проводники левых X-резонатора и Y-резонатора и правых X-резонатора и Y-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, пара катушек индуктивности включена в проводники левого Y-резонатора и правого X-резонатора, а также правого Y-резонатора и левого X-резонатора с обеспечением индуктивной связи между собой, при этом емкость конденсаторов, включенных в проводники Y-резонаторов, в 1,5 раза меньше, чем емкость конденсаторов, включенных в проводники X-резонаторов, индуктивность индуктивно связанных между собой катушек индуктивности проводников правого и левого X-резонаторов в три раза больше индуктивности индуктивно связанных катушек индуктивности проводников правого и левого Y-резонаторов, в два раза больше, чем индуктивность индуктивно связанных катушек индуктивности, включенных в проводники левых X и Y-резонаторов и правых X и Y-резонаторов, в пятнадцать раз больше индуктивности индуктивно связанных катушек индуктивности, включенных в проводники левого Y-резонатора и правого X-резонатора, а также правого Y-резонатора и левого X-резонатора.

2. Беспроводная радиочастотная катушка для магнитно-резонансной маммографии по п. 1, отличающаяся тем, что индуктивность индуктивно связанных между собой катушек индуктивности проводников правого и левого X-резонаторов 300 нГн, и все катушки индуктивности выполнены подстроечными.