[發明專利]超構表面器件及制備方法、核磁共振成像系統

有效

• 申請號: 201811201222.4
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109490803B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 趙乾;池中海;孟永鋼
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R33/36
• 分類號: G01R33/36;G01R33/44
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明公開了用于核磁共振成像系統的超構表面器件及制備方法、核磁共振成像系統。該超構表面器件包括：印刷線路板，印刷線路板包括電介質板和分別設置在電介質板正面和背面的第一電極和第二電極，第一電極沿第一方向延伸，第二電極沿第二方向延伸，第一方向垂直于第二方向，且第二電極在電介質板上的正投影，位于第一電極在電介質板上正投影的兩端，以構成平行板電容器；可變電容器，可變電容器與平行板電容器并聯連接。由此，該超構表面器件具有結構簡單，占用空間小的優點，且該超構表面器件的諧振頻率具有可調諧性，使得該超構表面器件的諧振頻率與核磁共振成像系統的工作頻率能夠較好的匹配，提高核磁共振成像系統的測試精度和使用性能。

技術領域

本發明涉及核磁共振成像技術領域，具體地，涉及用于核磁共振成像系統的超構表面器件及制備方法、核磁共振成像系統。

背景技術

核磁共振成像技術(MRI)為非介入探測方式，是醫藥、生物、神經科學領域的一項重要的基礎診斷技術。傳統MRI設備傳輸的信號強度主要取決于靜磁場B₀的強度，采用高磁場甚至超高磁場系統提高圖像的信噪比、分辨率和縮短掃描時間。然而磁場的增加會導致磁場非均勻性的增大，磁場非均勻性的增大又會造成偽影敏感和對比度惡化。此外，更重要的是強磁場對人體有潛在的危害，如在低磁場下可忽略的組織熱會由于增強的射頻能量吸收而變得很大，使人體產生不良反應如眩暈和惡心等，并且強磁場系統不適用于某些植入器械和醫療設備的患者。因此，如何采用盡量小的靜磁場強度同時獲得更高的成像質量成為了MRI技術中的一個至關重要的問題。

針對上述問題，目前的解決方案主要有以下四種：第一種方式為射頻線圈優化方法，該方法極大地促進了MRI中探測器分辨率及掃描速度的提高。第二種方式為使用特殊的造影劑來增強局部磁場，如稀土磁性原子或磁性納米粒子。第三種方式通過在MRI中引入具有高介電常數的板或柱狀的介電諧振子來提高射頻磁場的強度和降低比吸收率，從而達到提高成像分辨率和減小信噪比的效果。第四種方式采用超構材料，有效地提高了MRI的成像質量和效率。超構材料具有許多天然材料所不具備的特殊性質，利用電磁波與構建超構材料的金屬或電介質基元間的相互作用及基元間的耦合效應，可以實現對電磁波傳播路徑與電磁場場強分布的控制。

MRI檢測腔體尺寸很小，因此，其對外部加入結構的尺寸非常苛刻。針對第四種方式中的基于金屬絲陣列的超構表面器件，其使用高介電物質(例如水)來降低電磁波波長。而另外一些超構表面器件采用構造電容的方式來降低結構尺寸，使其適用于MRI系統。

然而，目前采用構造電容降低結構尺寸的超構表面器件仍有待改進。

發明內容

本發明是基于發明人的以下發現而完成的：

發明人發現，目前在核磁共振成像系統中，采用構造電容降低結構尺寸的超構表面器件，存在結構復雜以及諧振頻率不可調的缺陷。具體的，目前的超構表面器件構造電容的方式不夠優化：目前的超構表面器件由三塊印刷線路板構成，其中兩塊印刷線路板中的任一塊印刷線路板的正面和背面均設置有導電電極，以構成平行板電容器，上述兩塊印刷線路板正對設置，第三塊印刷線路板與上述兩塊印刷線路板垂直設置，并與上述兩塊印刷線路板串聯連接。也即是說，目前的超構表面器件為三維立體結構，結構較復雜，且占用的空間較大，導致超表面在三個維度上都比較大，影響其在核磁共振成像系統中的應用。此外，目前的超構表面器件的諧振頻率在特定環境下固定，但是其諧振頻率又很容易受到環境的影響，例如，在MRI腔體外和腔體內、檢查胖人和瘦人，超構表面器件的諧振頻率都會有差別，導致超構表面器件的諧振頻率偏移MRI的工作頻率，致使其增強效果變差。

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。