[go: up one dir, main page]

RU192958U1 - Multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging - Google Patents

Multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging Download PDF

Info

Publication number
RU192958U1
RU192958U1 RU2019121999U RU2019121999U RU192958U1 RU 192958 U1 RU192958 U1 RU 192958U1 RU 2019121999 U RU2019121999 U RU 2019121999U RU 2019121999 U RU2019121999 U RU 2019121999U RU 192958 U1 RU192958 U1 RU 192958U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coil
radio frequency
magnetic resonance
elements
frequency
Prior art date
Application number
RU2019121999U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Алексеевич Иванов
Анна Александровна Хуршкайнен
Михаил Александрович Зубков
Георгий Алексеевич Соломаха
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО)
Priority to RU2019121999U priority Critical patent/RU192958U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU192958U1 publication Critical patent/RU192958U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3642Mutual coupling or decoupling of multiple coils, e.g. decoupling of a receive coil from a transmission coil, or intentional coupling of RF coils, e.g. for RF magnetic field amplification
    • G01R33/365Decoupling of multiple RF coils wherein the multiple RF coils have the same function in MR, e.g. decoupling of a receive coil from another receive coil in a receive coil array, decoupling of a transmission coil from another transmission coil in a transmission coil array

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике. Сущность полезной модели заключается в том, что многочастотная приемо-передающая катушка для магнитно-резонансной томографии дополнительно содержит радиочастотную поверхностную рамочную катушку типа "бабочка", расположенную под объектом сканирования параллельно плоскости, образованной системой периодически расположенных элементов, и один из структурных элементов распределенной емкости резонатора, состоящий из системы периодически расположенных немагнитных элементов, реализован в виде системы металлических дорожек на изолирующей подложке и установлен неподвижно, а второй структурный элемент переменной распределенной емкости образован расположенными с обеих сторон от первого структурного элемента металлизированными с одной стороны пластинами из диэлектрика, которые установлены с возможностью перемещения относительно металлических дорожек на изолирующей подложке вдоль главной оси устройства. Технический результат – расширение частотного диапазона перестройки резонатора. 2 ил.The utility model relates to medical equipment. The essence of the utility model lies in the fact that the multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging additionally contains a butterfly type radio frequency surface coil located under the scan object parallel to the plane formed by the system of periodically arranged elements, and one of the structural elements of the distributed resonator capacitance , consisting of a system of periodically located non-magnetic elements, is implemented as a system of metal tracks on an insulating nth substrate and is fixedly mounted, and the second structural element of variable distributed capacitance is formed by dielectric plates metallized on one side on both sides of the first structural element and mounted to move relative to metal tracks on an insulating substrate along the main axis of the device. The technical result is the expansion of the frequency range of the tuning of the resonator. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно представляет собой совокупность приемно-передающих антенн со специальным типом настройки рабочей частоты для клинического или доклинического томографа с уровнем постоянного магнитного поля 7 Тесла и выше и предназначена для обеспечения в задачах томографии и спектроскопии возможности передачи радиочастотных импульсов возбуждения ядерного магнитного резонанса и приема радиочастотные сигналы отклика ядер на частотах Ларморовой прецессии набора из трех и более различных ядер.The utility model relates to medical equipment, namely, it represents a set of transmitting and receiving antennas with a special type of tuning of the operating frequency for a clinical or preclinical tomograph with a constant magnetic field level of 7 Tesla and higher and is intended to provide the possibility of transmitting radio frequency excitation pulses in tomography and spectroscopy nuclear magnetic resonance and receiving radio frequency response signals of nuclei at Larmor precession frequencies of a set of three or more different nuclei.

Известен универсальный многослойный многочастотный РЧ-датчик для МРТ и МРС (Патент US 6081120A, МПК G01R 33/3635, дата приоритета 20.05.1998, дата публикации 27.06.2000), в котором для возбуждения и регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса множественных ядер используется конструкция из двух рамочных антенн, выполненных в виде проводящих секций на двух сторонах тонкой печатной платы, набора соединенных с ними фиксированных сосредоточенных емкостей и высокоскоростной схемы коммутации. В этом устройстве наличие схемы коммутации позволяет изменять порядок подключения рамочных антенн, что изменяет индуктивность резонансного контура устройства, а также величину емкости, подключенной к одной или двум рамочным антеннам, что позволяет варьировать емкость резонансного контура. Недостатком данного устройства является в первую очередь использование всех его конструктивных элементов для настройки рабочей частоты датчика на одну Ларморову частоту выбранного ядра. Таким образом, в каждый момент времени данный датчик позволяет возбуждать и регистрировать сигнал ядерного магнитного резонанса одного изотопа. С другой стороны, высокоскоростная коммутация не позволяет провести точную настройку на несколько резонансных частот и независимо контролировать стабильность данной настройки. Другим недостатком является использование в рассматриваемом устройстве дорогостоящих схем высокоскоростной коммутации и понижающей отношение сигнал/шум сосредоточенной емкости. В результате этого на основе данного технического решения невозможно построить приемно-передающее устройство возбуждения и регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса двух и более ядер.A well-known universal multilayer multifrequency RF sensor for MRI and MRS (US Patent 6081120A, IPC G01R 33/3635, priority date 05/20/1998, publication date 06/27/2000), in which the construction of the nuclear magnetic resonance signal of multiple nuclei is used two loop antennas made in the form of conductive sections on two sides of a thin printed circuit board, a set of fixed concentrated capacitances connected to them and a high-speed switching circuit. In this device, the presence of a switching circuit allows you to change the order of connection of the loop antennas, which changes the inductance of the resonant circuit of the device, as well as the value of the capacitance connected to one or two loop antennas, which allows you to vary the capacitance of the resonant circuit. The disadvantage of this device is primarily the use of all its structural elements to adjust the operating frequency of the sensor to one Larmor frequency of the selected core. Thus, at each instant of time, this sensor makes it possible to excite and record the nuclear magnetic resonance signal of one isotope. On the other hand, high-speed switching does not allow fine tuning to several resonant frequencies and independently control the stability of this setting. Another disadvantage is the use in the device under consideration of expensive high-speed switching circuits and a lowered signal-to-noise ratio of concentrated capacitance. As a result of this, on the basis of this technical solution, it is impossible to build a transmitting and receiving device for exciting and registering a nuclear magnetic resonance signal of two or more nuclei.

Также известна двухчастотная система РЧ-катушек для МРТ (Патент US 8193811 B2, МПК G01R 33/3415, дата приоритета 29.05.2009, дата публикации 5.06.2012), состоящая из ряда несвязанных составных элементов, где каждый из элементов представляет собой две концентрические рамочные антенны, настроенные каждая на Ларморову частоту ядер определенного типа (например, внешняя антенна - на частоту ядер 13С, внутренняя - на частоту ядер 1Н), объединенных в единую структуру схемами развязки и коммутации. Наличие несвязанных конструктивных элементов позволяет построить указанным методом крупногабаритное приемно-передающее устройство для регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса изотопов двух ядер. Недостатком данного устройства является фиксированная настройка рамочных антенн на определенную Ларморову частоту, вследствие чего в отдельно взятом объеме пространства возможна регистрация сигнала ядерного магнитного резонанса только от двух изотопов. При этом, несмотря на возможность использования конструкции, как в качестве приемной, так и в качестве передающей антенны, возможность перестройки рабочей частоты каждого антенного элемента в указанном устройстве не предусмотрена. Другим недостатком является использование в рассматриваемом устройстве дорогостоящих схем коммутации и развязки, рамочных антенн низкой добротности и понижающей отношение сигнал/шум сосредоточенной емкости. В результате этого на основе данного технического решения невозможно построить приемно-передающее устройство возбуждения и регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса более чем двух ядер в одной области пространства.Also known is a two-frequency system of RF coils for MRI (Patent US 8193811 B2, IPC G01R 33/3415, priority date 05/29/2009, publication date 5/06/2012), consisting of a number of unrelated components, where each of the elements is two concentric frame antennas tuned each to the Larmor frequency of nuclei of a certain type (for example, an external antenna - at a frequency of 13 C nuclei, internal - at a frequency of 1 N nuclei), united in a single structure by isolation and switching circuits. The presence of unrelated structural elements makes it possible to construct a large-sized transmitting and receiving device for recording the nuclear magnetic resonance signal of the isotopes of two nuclei by the indicated method. The disadvantage of this device is the fixed tuning of the loop antennas to a specific Larmor frequency, as a result of which it is possible to register a nuclear magnetic resonance signal from only two isotopes in a single volume of space. Moreover, despite the possibility of using the design, both as a receiving and as a transmitting antenna, the possibility of tuning the operating frequency of each antenna element in this device is not provided. Another disadvantage is the use of expensive switching and isolation circuits, low-quality loop antennas and a lowered signal-to-noise ratio of concentrated capacitance in the device under consideration. As a result of this, on the basis of this technical solution, it is impossible to construct a transmitting and receiving device for exciting and registering a nuclear magnetic resonance signal of more than two nuclei in one region of space.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является радиочастотная катушка магнитно-резонансного томографа (Патент RU 183997 U1, МПК А61В 5/055, дата приоритета 13.12.2017, дата публикации 11.10.2018), включающая в себя, по меньшей мере: резонатор радиочастотной катушки, состоящий из системы периодически расположенных немагнитных элементов одинаковой длины и средство связи радиочастотной катушки с приемо-передающим устройством магнитно-резонансного томографа в виде радиочастотных кабелей, при этом периодически расположенные немагнитные элементы выполнены в виде протяженных металлических проводников длиной не более пяти длин волн радиочастотного сигнала в воздухе и диаметром поперечного сечения не менее четырех ширин скин-слоя на Ларморовой частоте магнитно-резонансного томографа и не превышающим расстояние между проводниками, расположенных на нескольких соосных цилиндрических поверхностях на расстоянии не более четверти длины волны радиочастотного сигнала на Ларморовой частоте магнитно-резонансного томографа в воздухе друг от друга, концы соседних проводников с одной стороны соединены друг с другом при помощи системы изолированных металлических дорожек, размещенных как минимум в одном слое печатной платы на изолирующей подложке, при этом с другой стороны концы соседних проводников соединены электрически, а средство связи радиочастотной катушки с приемо-передающим устройством выполнено посредством радиочастотных кабелей через рамочные антенны. Однако, использование в указанном техническом решении постоянной по величине распределенной емкости значительно ограничивает диапазон перестройки рабочей частоты предлагаемого устройства, фиксируя его около двух Ларморовых частот двух заранее выбранных ядер. Таким образом, существенным недостатком указанного решения является невозможность использования устройства подобной конструкции для возбуждения и регистрации сигналов ядерного магнитного резонанса более чем двух различных ядер.The closest technical solution adopted for the prototype is a radio frequency coil of a magnetic resonance imager (Patent RU 183997 U1, IPC AB 5/055, priority date 12/13/2017, publication date 10/11/2018), including at least: a resonator radiofrequency coil, consisting of a system of periodically arranged non-magnetic elements of the same length and a means of communication of the radiofrequency coil with the transceiver of a magnetic resonance imager in the form of radio frequency cables, while periodically located non-magnet The elements are made in the form of extended metal conductors with a length of not more than five wavelengths of an RF signal in air and a cross-sectional diameter of not less than four skin-layer widths at the Larmor frequency of a magnetic resonance imager and not exceeding the distance between conductors located on several coaxial cylindrical surfaces on a distance of not more than a quarter of the wavelength of the radio frequency signal at the Larmor frequency of the magnetic resonance imager in air from each other, the ends of the adjacent conductor on the one hand are connected to each other by a system of insulated metal tracks placed in at least one layer of the printed circuit board on an insulating substrate, while on the other hand, the ends of adjacent conductors are electrically connected, and the means of communication of the radio frequency coil with the transceiver is made by RF cables through loop antennas. However, the use of a constant distributed capacitance in the indicated technical solution significantly limits the tuning range of the operating frequency of the proposed device, fixing it about two Larmor frequencies of two pre-selected cores. Thus, a significant drawback of this solution is the impossibility of using a device of a similar design to excite and register nuclear magnetic resonance signals from more than two different nuclei.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является возможность использовать совокупность катушек в качестве приемо-передающего устройства для возбуждения и наблюдения сигнала ядерного магнитного резонанса следующих ядер: 1Н, 2Н, 13С, 23Na, 31Р. Для постоянного магнитного поля, например, 11.7 Т это соответствует частоте 500 МГц для ядра 1Н и диапазону Ларморовых частот от 76 до 203 МГц для остальных ядер.The problem to which the claimed technical solution is directed is the ability to use a set of coils as a transceiver for exciting and observing a nuclear magnetic resonance signal of the following cores: 1 N, 2 N, 13 C, 23 Na, 31 R. For permanent magnetic fields, for example, 11.7 T, this corresponds to a frequency of 500 MHz for a 1 N core and a Larmor frequency range from 76 to 203 MHz for the remaining cores.

Технический результат заключается в расширении частотного диапазона перестройки резонатора на основе периодической структуры из ряда металлических проводников, соединенных конструктивными емкостными нагрузками переменной емкости и включении в совокупность приемно-передающих антенн независимой рамочной катушки типа "бабочка" для возбуждения и регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса ядерThe technical result consists in expanding the frequency range of the tuning of the resonator based on a periodic structure of a number of metal conductors connected by constructive capacitive loads of variable capacitance and the inclusion in the set of transmitting and receiving antennas of an independent butterfly frame coil for excitation and registration of a nuclear magnetic resonance signal of nuclei

Сущность заключается в том, что многочастотная приемно-передающая катушка для магнитно-резонансной томографии включает в себя, по меньшей мере, резонатор радиочастотной катушки, состоящий из системы периодически расположенных немагнитных элементов одинаковой длины, радиочастотную питающую рамочную катушку для резонатора из периодически расположенных немагнитных элементов, радиочастотную поверхностную рамочную катушку типа "бабочка" и средство связи радиочастотных катушек с приемо-передающим устройством магнитно-резонансного томографа в виде радиочастотных кабелей, при этом один из структурных элементов распределенной емкости резонатора, состоящий из системы периодически расположенных немагнитных элементов, реализован в виде системы металлических дорожек на изолирующей подложке и он неподвижен, а второй структурный элемент переменной распределенной емкости образован расположенными с обеих сторон от первого структурного элемента металлизированными с одной стороны пластинами из диэлектрика, которые установлены с возможностью перемещения относительно металлических дорожек на изолирующей подложке вдоль главной оси устройства.The essence lies in the fact that the multi-frequency transmitter-receiver coil for magnetic resonance imaging includes at least a resonator of a radio frequency coil, consisting of a system of periodically arranged non-magnetic elements of the same length, a radio frequency feed coil for a resonator of periodically arranged non-magnetic elements, a butterfly-type radio-frequency surface coil and a radio-frequency coil coupling means with a magnetic resonance volume transceiver graph in the form of radio frequency cables, while one of the structural elements of the distributed capacitance of the resonator, consisting of a system of periodically arranged non-magnetic elements, is implemented as a system of metal tracks on an insulating substrate and it is stationary, and the second structural element of variable distributed capacitance is formed located on both sides of of the first structural element with dielectric plates metallized on one side, which are mounted with the possibility of movement relative to Lines on an insulating substrate along the main axis of the device.

Данный технический результат достигается с одной стороны тем, что помимо распределенной емкости, реализованной в виде системы металлических дорожек на изолирующей подложке, к которым с обеих своих сторон присоединяются концы проводников, добавляется распределенная емкость, образованная металлизированными с одной стороны пластинами из диэлектрика, расположенными сверху и снизу от подложек с металлическими дорожками. Пластины установлены с возможностью перемещения относительно подложки с металлическими дорожками. С другой стороны, достижению данного результата служит использование для возбуждения и регистрации сигнала ядерного магнитного резонанса ядер !Н рамочной катушкой типа "бабочка", создающей радиочастотное переменное поле, перпендикулярное полю катушки для возбуждения и регистрации ядерного магнитного резонанса ядер остальных изотопов.This technical result is achieved on the one hand by the fact that in addition to the distributed capacitance implemented as a system of metal tracks on an insulating substrate, to which the ends of the conductors are connected on both sides, the distributed capacitance is formed by metallized dielectric plates on one side located on top and bottom of substrates with metal tracks. The plates are mounted to move relative to the substrate with metal tracks. On the other hand, the achievement of this result is the use of nuclei to excite and register a signal of nuclear magnetic resonance ! A butterfly-type coil, which generates a radio-frequency alternating field perpendicular to the coil field to excite and record the nuclear magnetic resonance of the nuclei of the other isotopes.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется фигурами, где на:The essence of the claimed utility model is illustrated by figures, where:

фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства;FIG. 1 shows a General view of the proposed device;

фиг. 2 представлена обратная поверхность нижней катушки типа "бабочка".FIG. 2 shows the reverse surface of the butterfly bottom coil.

В состав предлагаемого устройства входят две РЧ-катушки, одна из которых расположена над объектом сканирования, а вторая-под ним, параллельно плоскости, образованной структурой металлических проводников 1. Верхняя катушка представляет собой немагнитный многомодовый резонатор на основе периодической структуры металлических проводников 1 и служащую для его питания рамочную катушку 2. Рамочная катушка 2 установлена над плоскостью, образованной множеством проводников 1, в центральной ее части. Радиочастотный кабель 3 соединяет рамочную катушку 2 с приемо-передающим устройством томографа (на фиг.не показано). Концы проводников 1 с обеих своих сторон присоединяются к распределенной емкости, один из структурных элементов которой реализован в виде системы металлических дорожек на изолирующей подложке 4. Второй структурный элемент переменной распределенной емкости образован металлизированными с одной стороны пластинами из диэлектрика 5, расположенными сверху и снизу от подложек с металлическими дорожками 4.The composition of the proposed device includes two RF coils, one of which is located above the object to be scanned, and the second one below it, parallel to the plane formed by the structure of the metal conductors 1. The upper coil is a nonmagnetic multimode resonator based on the periodic structure of the metal conductors 1 and serves to its power supply to the frame coil 2. The frame coil 2 is mounted above a plane formed by a plurality of conductors 1 in its central part. An RF cable 3 connects the frame coil 2 to a tomograph transceiver (not shown in FIG.). The ends of the conductors 1 on both sides are connected to a distributed capacitance, one of the structural elements of which is implemented as a system of metal tracks on an insulating substrate 4. The second structural element of a variable distributed capacitance is formed by metallized plates on one side of a dielectric 5 located above and below the substrates with metal tracks 4.

Нижняя катушка представляет собой рамочную катушку типа "бабочка". Катушка реализована в виде металлических дорожек на пластине из диэлектрика 6 и настраивается на рабочую частоту (Ларморову частоту выбранного ядра) с помощью постоянных и переменных конденсаторов 7. Радиочастотный кабель 8 соединяет рамочную катушку типа "бабочка" с приемо-передающим устройством томографа.The bottom coil is a butterfly frame coil. The coil is implemented in the form of metal tracks on a dielectric plate 6 and is tuned to the operating frequency (Larmor frequency of the selected core) using constant and variable capacitors 7. An RF cable 8 connects a butterfly coil to a tomograph transceiver.

Предлагаемая совокупность приемо-передающих катушек работает следующим образом.The proposed set of transceiver coils works as follows.

При получении радиочастотного сигнала высокой мощности от передающей системы томографа по радиочастотному кабелю 3, сигнал достигает рамочной катушки 2, которая через, будучи индуктивно связанной со структурой из проводников 1, возбуждает одну из собственных мод периодической структуры из множества проводников 1. Различные собственные моды формируются различным распределением электрических токов, текущих по множеству проводников 1. Вследствие формирования в структуре из проводников распределения токов, соответствующих возбуждаемой моде резонатора в области сканирования непосредственно под множеством проводников 1, где расположен объект сканирования, создается радиочастотное магнитное поле, возбуждающее спины в объекте сканирования. Наиболее эффективной для нужд магнитно-резонансной томографии является первая собственная мода периодической структуры. Она обладает наиболее однородным распределением магнитного поля и максимальной глубиной его проникновения в сканируемый объект. В магнитном поле, создаваемом первой модой периодической структуры в области сканирования, преобладает вертикальная компонента. Для настройки резонатора на рабочую частоту первой моды осуществляется сдвиг пластин 5 вдоль главной оси устройства. При этом изменяется площадь перекрытия пластин 5 и металлических дорожек на изолирующей подложке 4, тем самым, изменяется емкость. Тонкую настройку по частоте можно осуществлять, изменяя индуктивность проводников 1. Для этого они выполнены в виде телескопических немагнитных металлических трубок переменной длины. При передаче радиочастотного сигнала передатчиком томографа по радиочастотному кабелю 8, подсоединенному к металлическим дорожкам на пластине из диэлектрика 6, сигнал достигает рамочной катушки типа "бабочка", и она создает переменное магнитное поле в области сканирования, на частоте, отличной от частоты магнитного поля, создаваемого верхней катушкой 2. В магнитном поле, создаваемом рамочной катушкой типа "бабочка" в области сканирования, преобладает горизонтальная компонента. Настройка рабочей частоты катушки происходит за счет изменения емкости конденсаторов 7. За счет ортогональности распределений магнитного поля в объекте при возбуждении первой собственной моды периодической структуры и катушки типа "бабочка", возможна независимая настройка двух соответствующих резонансных частот на две Ларморовы частоты, определяющиеся типами ядер.Upon receipt of a high-power RF signal from the transmission system of the tomograph over the RF cable 3, the signal reaches the frame coil 2, which through being inductively coupled to the structure of the conductors 1, excites one of the eigenmodes of the periodic structure from the plurality of conductors 1. Various eigenmodes are formed by different distribution of electric currents flowing across a plurality of conductors 1. Due to the formation in the structure of the conductors of the distribution of currents corresponding to the excited m A resonator ode in the scanning area immediately below the plurality of conductors 1 where the scanning object is located creates a radio frequency magnetic field that excites spins in the scanning object. The most effective for the needs of magnetic resonance imaging is the first eigenmode of the periodic structure. It has the most uniform distribution of the magnetic field and the maximum depth of its penetration into the scanned object. In the magnetic field created by the first mode of the periodic structure in the scanning region, the vertical component predominates. To tune the resonator to the operating frequency of the first mode, the plates 5 are shifted along the main axis of the device. In this case, the overlap area of the plates 5 and metal tracks on the insulating substrate 4 changes, thereby changing the capacitance. Fine tuning in frequency can be done by changing the inductance of conductors 1. For this, they are made in the form of telescopic non-magnetic metal tubes of variable length. When a radio frequency signal is transmitted by a tomograph transmitter via a radio frequency cable 8 connected to metal tracks on a dielectric plate 6, the signal reaches a butterfly coil, and it creates an alternating magnetic field in the scanning area at a frequency different from the frequency of the magnetic field generated top coil 2. In the magnetic field generated by the butterfly coil in the scanning area, the horizontal component prevails. The operating frequency of the coil is tuned by changing the capacitance of the capacitors 7. Due to the orthogonality of the magnetic field distributions in the object when the first eigenmode of the periodic structure and the butterfly coil are excited, it is possible to independently adjust two corresponding resonant frequencies to two Larmor frequencies determined by the types of nuclei.

В качестве примера практической реализации предлагаемого технического решения далее приводятся геометрические параметры РЧ катушки для МРТ небольших животных в постоянном магнитном поле 11 Тл с частотой Лармора 500 МГц для ядра 1Н.As an example of the practical implementation of the proposed technical solution, the following are the geometric parameters of the RF coil for MRI of small animals in a constant magnetic field of 11 T with a Larmor frequency of 500 MHz for a core of 1 N.

Геометрические параметры РЧ катушки:RF coil geometrical parameters:

Длина металлических проводников 1: меняется от 78 мм до 138 ммLength of metal conductors 1: varies from 78 mm to 138 mm

Перекрытие системы металлических дорожек на изолирующей подложке 4 металлизированными с одной стороны пластинами из диэлектрика 5: меняется от 3 мм до 33 мм.Overlapping the system of metal tracks on the insulating substrate 4 with plates of dielectric 5 metallized on one side: varies from 3 mm to 33 mm.

Расстояние между рамочной катушкой 2 и плоскостью, образованной множеством проводников 1:10 ммThe distance between the frame coil 2 and the plane formed by many conductors 1:10 mm

Расстояние между плоскостью, образованной множеством проводников 1, и пластиной из диэлектрика 6:50 мм.The distance between the plane formed by the plurality of conductors 1 and the dielectric plate is 6:50 mm.

Количество металлических проводников, образующих периодическую структуру 1:5The number of metal conductors forming a periodic structure 1: 5

В качестве диэлектрика для системы металлических дорожек 4 и металлизированных с одной стороны пластин 5 используется материал марки Arlon AD1000 с диэлектрической проницаемостью 10 и тангенсом угла потерь 0.0023, толщиной 0.508 мм. Пластина с металлическими дорожками 6 реализована в виде печатной платы на подложке марки FR-4 с диэлектрической проницаемостью 4.4, тангенсом угла потерь 0.02, толщиной 1.5 мм.As the dielectric for the system of metal tracks 4 and plates 5 metallized on one side, Arlon AD1000 grade material with a dielectric constant of 10 and a loss tangent of 0.0023 and a thickness of 0.508 mm is used. The plate with metal tracks 6 is implemented in the form of a printed circuit board on a FR-4 substrate with a dielectric constant of 4.4, a loss tangent of 0.02, and a thickness of 1.5 mm.

Таким образом, заявляемая полезная модель может быть использована в качестве приемо-передающего устройства для возбуждения и наблюдения сигнала ядерного магнитного резонанса следующих ядер: 1Н, 2Н, 13С, 23Na, 31Р. Для постоянного магнитного поля, например, 11.7 Т это соответствует частоте 500 МГц для ядра 1H и диапазону Ларморовых частот от 76 до 203 МГц для остальных ядер.Thus, the claimed utility model can be used as a transceiver for exciting and observing a nuclear magnetic resonance signal of the following nuclei: 1 H, 2 H, 13 C, 23 Na, 31 R. For a constant magnetic field, for example, 11.7 T this corresponds to a frequency of 500 MHz for a 1 H core and a Larmor frequency range from 76 to 203 MHz for the remaining cores.

Claims (1)

Многочастотная приемо-передающая катушка для магнитно-резонансной томографии, включающая в себя, по меньшей мере, резонатор радиочастотной катушки, состоящий из системы периодически расположенных немагнитных элементов одинаковой длины, радиочастотную питающую рамочную катушку для резонатора из периодически расположенных немагнитных элементов и средство связи радиочастотных катушек с приемо-передающим устройством магнитно-резонансного томографа в виде радиочастотных кабелей, отличающаяся тем, что введена радиочастотная поверхностная рамочная катушка типа "бабочка", расположенная под объектом сканирования параллельно плоскости, образованной системой периодически расположенных элементов, и один из структурных элементов распределенной емкости резонатора, состоящий из системы периодически расположенных немагнитных элементов, реализован в виде системы металлических дорожек на изолирующей подложке и установлен неподвижно, а второй структурный элемент переменной распределенной емкости образован расположенными с обеих сторон от первого структурного элемента металлизированными с одной стороны пластинами из диэлектрика, которые установлены с возможностью перемещения относительно металлических дорожек на изолирующей подложке вдоль главной оси устройства.A multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging, including at least a resonator of a radio frequency coil, consisting of a system of periodically arranged non-magnetic elements of the same length, a radio frequency power coil for a resonator of periodically arranged non-magnetic elements and a means for communicating radio frequency coils with transceiver of a magnetic resonance imager in the form of radio frequency cables, characterized in that the introduced radio frequency surface a clear butterfly-type coil located under the scan object parallel to the plane formed by a system of periodically arranged elements, and one of the structural elements of the distributed cavity capacitance, consisting of a system of periodically arranged non-magnetic elements, is implemented as a system of metal tracks on an insulating substrate and is mounted motionless and the second structural element of variable distributed capacity is formed located on both sides of the first structural element m metalized from one side dielectric plates that are mounted with the possibility of movement relative to metal tracks on an insulating substrate along the main axis of the device.
RU2019121999U 2019-07-09 2019-07-09 Multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging RU192958U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121999U RU192958U1 (en) 2019-07-09 2019-07-09 Multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121999U RU192958U1 (en) 2019-07-09 2019-07-09 Multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU192958U1 true RU192958U1 (en) 2019-10-08

Family

ID=68162447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019121999U RU192958U1 (en) 2019-07-09 2019-07-09 Multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU192958U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738132C1 (en) * 2020-03-12 2020-12-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Receiving sensor for magnetic resonance imaging of hand
WO2021242135A1 (en) * 2020-05-25 2021-12-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" Magnetic resonance imaging pad

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9804238B2 (en) * 2013-03-27 2017-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Local coil system including an energy reception antenna for inductively receiving energy for the local coil system
RU183997U1 (en) * 2017-12-13 2018-10-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) MAGNETIC RESONANT TOMOGRAPH RADIO FREQUENCY COIL
RU2685057C2 (en) * 2014-03-31 2019-04-16 Конинклейке Филипс Н.В. Magnetic resonance imaging with rf noise detection coils
RU188624U1 (en) * 2018-12-27 2019-04-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) RADIO-TRANSMITTED RADIO-FREQUENCY-COIL FOR MAGNETIC-RESONANT TOMOGRAPH

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9804238B2 (en) * 2013-03-27 2017-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Local coil system including an energy reception antenna for inductively receiving energy for the local coil system
RU2685057C2 (en) * 2014-03-31 2019-04-16 Конинклейке Филипс Н.В. Magnetic resonance imaging with rf noise detection coils
RU183997U1 (en) * 2017-12-13 2018-10-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) MAGNETIC RESONANT TOMOGRAPH RADIO FREQUENCY COIL
RU188624U1 (en) * 2018-12-27 2019-04-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) RADIO-TRANSMITTED RADIO-FREQUENCY-COIL FOR MAGNETIC-RESONANT TOMOGRAPH

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2738132C1 (en) * 2020-03-12 2020-12-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" Receiving sensor for magnetic resonance imaging of hand
WO2021242135A1 (en) * 2020-05-25 2021-12-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" Magnetic resonance imaging pad

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7710117B2 (en) Multi-current elements for magnetic resonance radio frequency coils
FI89212B (en) ANTENNSOND FOER ANVAENDNING I SAMBAND MED ETT NMR-SYSTEM
US7268554B2 (en) RF coil for imaging system
US4751464A (en) Cavity resonator with improved magnetic field uniformity for high frequency operation and reduced dielectric heating in NMR imaging devices
US6900636B2 (en) Transmission and receiving coil for MR apparatus
CN100437137C (en) Method and apparatus for decoupling a radio frequency detector array for magnetic resonance imaging
US7345481B2 (en) Hybrid TEM/birdcage coil for MRI
WO2010045457A2 (en) Coil element decoupling for mri
CN101900796B (en) RF body coil and use the open type magnetic resonance imaging (MRI) system of this RF body coil
US9520636B2 (en) Linear resonator of a high-frequency antenna for a nuclear magnetic resonance imaging apparatus
US10627465B2 (en) MRI metamaterial liner
EP1844348B1 (en) Orthogonal coil for magnetic resonance imaging
Brunner et al. Traveling‐wave RF shimming and parallel MRI
WO2023000500A1 (en) Four-end-ring birdcage radio frequency coil system supporting three-nuclide imaging
Adriany et al. Evaluation of a 16-channel transmitter for head imaging at 10.5 T
RU192958U1 (en) Multi-frequency transceiver coil for magnetic resonance imaging
US6788059B2 (en) RF detector array for magnetic resonance imaging
RU183997U1 (en) MAGNETIC RESONANT TOMOGRAPH RADIO FREQUENCY COIL
US20080161675A1 (en) Ultra-Short Mri Body Coil
US11493579B2 (en) Multi-tune magnetic resonance imaging (MRI) coil using different matching impedances
US11105869B2 (en) Magnetic resonance imaging (MRI) coil using transmission lines to enforce periodic conditions for resonance
Dominick An investigation of array elements for enhanced single echo acquisition imaging
CA3001217A1 (en) Mri metamaterial liner