Радиочастотная катушка для магнитно-резонансного томографа

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.
Существует радиочастотная катушка для применения в сверхвыскопольной МРТ в виде дипольной антенны, предназначенная для использования в качестве элемента приемопередающий фазированной антенной решетки (заявка WO 2014133391 А1 опубликовано 4 сентября 2014), выполненных в виде немагнитной металлизации на диэлектрической подложке.
Данная радиочастотная катушка не позволяет достичь максимальной величины радиочастотного магнитного поля из-за того, что она реализует неоптимальное распределение поверхностных токов на поверхности исследуемого объекта.
Ближайшим устройством к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа, является радиочастотная катушка для магнитно-резонансного томографа, предназначенная для работы в качестве элемента приемопередающей решетки томографа и представляющая собой щелевую антенну, выполненную на диэлектрической подложке в виде немагнитной металлизации и соединенную через цепь согласования и симметрирующее устройство с помощью коаксиального кабеля с приемопередающим устройством томографа, и размещенная в томографе таким образом, что щель ортогональна направлению постоянного магнитного поля (Alon, L. et al., Transverse slot antennas for high field MRI. Magn. Reson. Med, 2018, 80: 1233-1242. doi:10.1002/mrm.27095)
Прототип обладает недостатком в виде малой глубины проникновения радиочастотного магнитного поля в пациента и пониженным уровнем сигнала радиочастотного отклика исследуемой области. Это объясняется тем, что данный излучатель создает на поверхности исследуемого объекта распределение эквивалентного электрического тока, не соответствующее оптимальному (хотя и ближе к оптимальному, чем катушка на основе дипольных антенн), известному из теоретических исследований. Это приводит к снижению качества получаемого изображения.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение - улучшение качества получаемого изображения.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в увеличении уровня радиочастотного магнитного поля в теле пациента в момент передачи РЧ-импульса возбуждения спинов, а также за счет увеличения принимаемого сигнала отклика спинов.
Данный технический результат достигается радиочастотной катушкой для магнитно-резонансного томографа, содержащей выполненную в виде немагнитной металлизации на диэлектрической подложке щелевую антенну и подключенную к ней цепь согласования, соединенную с коаксиальным кабелем, который является входом/выходом устройства, а также содержащая пять подобных щелевых антенна с подключенными к ним цепям согласования, причем все цепи согласования соединены с коаксиальным кабелем через линии задержки и радиочастотный делитель мощности.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображена схема предлагаемого устройства.
Оно состоит из шести щелевых антенн 1, входы 2 которых соединены с выходами 5 радиочастотного делителя мощности 6 через цепи согласования 3 и линии задержки 4. Вход 7 делителя мощности 6 соединен с приемопередающим устройством томографа с помощью коаксиального кабеля 8. Делитель мощности может работать как сумматор сигналов, тогда его выходы 5 становятся входами, а вход 7 - выходом.
Устройство работает следующим образом.
В момент передачи радиочастотный зондирующий сигнал с подается с приемопередающего устройства томографа на вход 7 радиочастотного делителя мощности, через коаксиальный кабель 8. На выходах 5 радиочастотного делителя мощности формируется шесть сигналов, которые через линии задержки 4 и цепи согласования 3 поступают на входы 2 щелевых антенн 1. Длина радиочастотной катушки определяется из критерия размера области однородности градиентных магнитных полей MP-томографа (обычно около 30 см), ширина радиочастотной катушки выбрана таким образом, чтобы на теле человека можно было разместить 8 радиочастотных катушек (это связано с типичным количеством передающих независимых каналов сверхвысокопольных MP-томографов). Размеры диэлектрической подложки были выбраны таким образом, чтобы на одной диэлектрической подложке было размещено 6 щелевых антенн. Меньшее количество щелевых антенн не обеспечивает существенного увеличения радиочастотного поля по сравнению с одиночной щелевой антенной, выбранной в качестве прототипа, а использование большего количества щелевых антенн приводит к появлению сильной связи между отдельными антеннами, что приводит к уменьшению радиочастотного магнитного поля в объекте. В момент приема катушка работает следующим образом. Сигнал ЯМР-отклика наводит в щелях 1 ЭДС. Сигнал с выходов 2 щелевых антенн 1 поступает на выходы 5 радиочастотного делителя мощности 6, который в данном случае работает как сумматор сигналов, через цепи согласования 3 и линии задержки 4. Далее сигнал поступает с выхода 7 радиочастотного делителя мощности, работающего в режиме сумматора, на приемопередающее устройство томографа через коаксиальный кабель 8.