[發(fā)明專利]在MRI設(shè)備中使用的納米顆粒RF屏蔽

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380007719.1
• 申請(qǐng)日: 2013-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104094129A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·J·A·M·范赫爾沃特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號(hào): G01R33/422
• 分類號(hào): G01R33/422
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在可操作的MR(磁共振)掃描器中使用的納米顆粒射頻(RF)屏蔽。

背景技術(shù)

在磁共振(MR)成像掃描器中，靜磁場(chǎng)(B₀)用于對(duì)齊人體中的質(zhì)子。由梯度線圈創(chuàng)建的梯度磁場(chǎng)可以被疊加到靜磁場(chǎng)，從而獲得的信號(hào)能夠與準(zhǔn)確的位置相關(guān)聯(lián)。通過(guò)使用對(duì)應(yīng)于高達(dá)若干kHz頻率f_梯度的脈沖技術(shù)可以應(yīng)用梯度磁場(chǎng)。根據(jù)B₀磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度B₁，以通常在10MHz與100MHz之間的無(wú)線電波頻率f_RF操作所謂的射頻(RF)線圈，以激勵(lì)人體中的質(zhì)子或其他原子核，所述人體中的質(zhì)子和其他原子核隨后發(fā)射RF磁共振信號(hào)。RF體線圈一般用于對(duì)在一個(gè)設(shè)備中的RF發(fā)射和磁共振信號(hào)接收進(jìn)行組合。至少出于預(yù)防RF體線圈中的信號(hào)噪聲的原因，最期望在10MHz與100MHz之間的射頻處由RF屏蔽將梯度線圈和RF體線圈解耦。而且，應(yīng)當(dāng)保持RF體線圈關(guān)于其相對(duì)于梯度線圈的的位置的靈敏度。作為目的，RF屏蔽理論上應(yīng)當(dāng)使射頻衰減，但是對(duì)梯度磁場(chǎng)的脈沖的頻率應(yīng)當(dāng)是透明的。

在一般的解決方案中，例如由銅包疊層制成的導(dǎo)電板配備有狹縫(slit)，使得在銅屏蔽中能夠感應(yīng)渦電流。這些狹縫由電容器橋接，其阻抗在低頻處為高而在高頻處為低，從而對(duì)于梯度線圈的低頻不能夠感應(yīng)渦電流，但是對(duì)于RF體線圈的高頻能夠感應(yīng)渦電流。

在圖1中圖示的常規(guī)RF屏蔽中，提供某個(gè)厚度的導(dǎo)電層，在所述導(dǎo)電層中，RF場(chǎng)通過(guò)感應(yīng)生成渦電流，其導(dǎo)致指向與其成因相反方向的磁場(chǎng)，由此衰減導(dǎo)電層內(nèi)部的RF場(chǎng)。對(duì)于低于由層材料的導(dǎo)電率確定的頻率f₁的頻率，不發(fā)生磁場(chǎng)的屏蔽(圖1的區(qū)域A)。

甚至當(dāng)穿透深度小于層厚度時(shí)，渦電流成因阻尼的縱向起始與頻率成比例，直到頻率f₂，所述渦電流成因阻尼的縱向起始與衰減和未衰減RF能量的比率的對(duì)數(shù)成比例。在頻率f₂處，穿透深度變得小于導(dǎo)致以指數(shù)方式增加阻尼的厚度(在對(duì)數(shù)標(biāo)度上)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，要求在梯度磁場(chǎng)的頻率處，屏蔽應(yīng)當(dāng)在圖1的阻尼曲線的區(qū)域A之內(nèi)，并且對(duì)于RF頻率，屏蔽應(yīng)當(dāng)在區(qū)域C之內(nèi)。

換言之：f_梯度≤f₁并且f_RF≥f₂。不幸地，根據(jù)如下在各向同性的導(dǎo)體材料(如金屬)中f₁和f₂是相關(guān)的：

f₁＝(μ₀·σ·d·w)^-1，以及

f₂＝(μ₀·μ_r·σ·d²)^-1＝(f₁·w)/(μ_rrd)

其中，d指示導(dǎo)電材料的厚度，w指示RF屏蔽的最大尺寸，σ指示各向同性材料的導(dǎo)電率，μ₀指示真空的導(dǎo)磁率，并且μ_r指示各向同性材料的相對(duì)導(dǎo)磁率。在MR成像掃描器應(yīng)用中，要求μ_r＝1，以避免靜磁場(chǎng)B₀的畸變，由此

f₂/f₁＝w/d???(等式(I))

因?yàn)橛缮鲜龅腗R掃描器成像應(yīng)用要求預(yù)先確定比率f₂/f₁，固定由要被屏蔽的對(duì)象給出的尺寸w與導(dǎo)電材料的厚度d的比率。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種衰減射頻波的RF屏蔽，所述射頻波用于在MR成像掃描器的操作期間激勵(lì)人體中的質(zhì)子或原子核，并且同時(shí)，對(duì)梯度磁場(chǎng)脈沖是透明的。在該應(yīng)用中使用的“透明”一詞應(yīng)當(dāng)被具體地理解為使得在能量方面由RF屏蔽使電磁場(chǎng)衰減小于6dB，優(yōu)選小于3dB。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，由在磁共振(MR)成像掃描器中使用的射頻(RF)屏蔽實(shí)現(xiàn)該目的，所述射頻(RF)屏蔽包括載體和多個(gè)納米顆粒，其中，在操作狀態(tài)下，多個(gè)納米顆粒不可移動(dòng)地被連接到載體，并且沿著空間中的方向?qū)R，并且其中，多個(gè)納米顆粒在空間中的方向上具有各向異性導(dǎo)電率。

通過(guò)使用在至少一個(gè)方向上具有各向異性導(dǎo)電率的多個(gè)納米顆粒，針對(duì)RF屏蔽的布局給出更多設(shè)計(jì)自由度，因?yàn)榻?jīng)由：