Двухканальная 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 приемо-передающий фазированной антенной решетки, (патент WO 2014133391 А1 опубликовано 4 сентября 2014), выполненных в виде немагнитной металлизации на диэлектрической подложке.
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.
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).
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.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение - улучшение качества получаемого изображения.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в увеличении уровня принимаемого сигнала отклика спинов.
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.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображена схема предлагаемого устройства.
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.
Устройство работает следующим образом.
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.