Радиочастотная катушка
Радиочастотные катушки (РЧ-катушки) являются приемниками, а иногда и передатчиками радиочастотных (РЧ) сигналов в оборудовании, используемом в магнитно-резонансной томографии (МРТ).
МР-сигнал в МРТ создается в результате процесса резонанса, который является результатом радиочастотных импульсов. Они состоят из двух электромагнитных катушек , передатчика и приемника, которые генерируют поле и принимают результирующий сигнал. Атомные ядра, представляющие интерес для исследований МРТ, имеют свои собственные резонансные частоты в радиочастотной части электромагнитного спектра. [1]
Хотя электромагнитные поля, создаваемые передающей катушкой, находятся в радиочастотном диапазоне в десятки мегагерц (часто в коротковолновой радиочасти электромагнитного спектра ) при мощности, обычно превышающей самые высокие мощности, используемые в любительской радиосвязи , радиочастотные помехи, создаваемые радиолюбителем, очень малы. аппарат МРТ. Причина этого в том, что МРТ является очень плохим радиопередатчиком и не имеет антенны. радиочастоты, Электромагнитное поле создаваемое в «передающей катушке», представляет собой магнитное ближнее поле с очень небольшим связанным изменяющимся компонентом электрического поля (как, например, во всех обычных передачах радиоволн). Таким образом, мощное электромагнитное поле, создаваемое в катушке передатчика МРТ, не производит большого количества электромагнитного излучения на своей радиочастоте, а радиочастотная мощность ограничивается пространством катушки и не излучается в виде «радиоволн». Таким образом, передающая катушка является хорошим генератором ЭМ ближнего поля на радиочастоте, но плохим передатчиком ЭМ излучения на радиочастоте.
Приемная катушка улавливает колебания на радиочастотах, возникающие в результате прецессии магнитного момента ядер внутри объекта. Таким образом, сигнал, принимаемый катушкой, представляет собой наведенную ЭДС, а не результат приема радиоволн. Это распространенное заблуждение, и, к сожалению, оно распространилось в литературе. Сканеры МРТ обычно располагаются в помещениях, облицованных металлической сеткой, которые действуют как клетки Фарадея .)
Типы
[ редактировать ]Радиочастотные катушки для МРТ можно разделить на два класса: объемные катушки и поверхностные катушки.
Объемные катушки
[ редактировать ]Объёмные катушки предназначены для обеспечения однородного радиочастотного возбуждения в большом объёме. Большинство клинических МРТ-сканеров имеют встроенную объемную катушку для визуализации всего тела, а катушки меньшего объема предназначены для головы и других конечностей.
Обычные конструкции объемных катушек включают катушки Birdcage, TEM Coils, [2] Седловые катушки и 2D цилиндрическая лестница верхних частот. [3] [4] Эти катушки требуют большого количества радиочастотной мощности из-за своего размера, поэтому их часто вращают в квадратуре, чтобы вдвое снизить требования к радиочастотной мощности.
Условием достижения высокой однородности радиочастотного магнитного поля является аппроксимация пространственного косинусоидального распределения тока в радиочастотной катушке. [5] РЧ-однородность объемных катушек очень желательна для передачи, но менее идеальна, когда область интереса мала. Большое поле зрения объемных катушек означает, что они принимают шум от всего тела, а не только от области интереса.
Поверхностные катушки
[ редактировать ]Поверхностные катушки предназначены для обеспечения очень высокой радиочастотной чувствительности в небольшой области интереса. Эти катушки часто представляют собой одно- или многовитковые петли, которые размещаются непосредственно над интересующей анатомией. Размер этих катушек можно оптимизировать для конкретной интересующей области.
Поверхностные катушки являются плохими передающими катушками, поскольку они имеют плохую радиочастотную однородность даже в интересующей их области. Их небольшое поле зрения делает их идеальными в качестве приемников, поскольку они обнаруживают шум только в интересующей области.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хюттель, С.А. Функциональная магнитно-резонансная томография . США: Синауэр. п. 31.
- ^ Воган, Джей Ти; Адриани, Г.; Снайдер, CJ; Тиан, Дж.; и др. (1 октября 2004 г.). «Эффективная высокочастотная катушка для тела для МРТ высокого поля» . Магнитный резонанс в медицине . 52 (4): 851–859. дои : 10.1002/мр.20177 . ПМИД 15389967 .
- ^ «Требования к аппаратному обеспечению для конструкции двумерной цилиндрической лестничной катушки высоких частот, обеспечивающей однородное возбуждение при сверхвысокопольной МРТ» . Симпозиум IEEE по промышленной электронике и приложениям 2023 года (ISIEA) .
- ^ «Проектирование объемной цилиндрической катушки, настроенной на частоту 298 МГц для визуализации 7 Тл» . Приборостроение и технологии .
- ^ Койо, К.; Нативель, Э.; Занка, М.; Гозе-Бак, К. (2016). «Однородность магнитного поля катушек за счет подавления пространственными гармониками распределения плотности тока» . Журнал датчиков и сенсорных систем . 5 (2): 401–408. Бибкод : 2016JSSS....5..401C . дои : 10.5194/jsss-5-401-2016 .