Магнитно-резонансная томография с высоким разрешением, основанная на простой антенне
Магнитно-резонансная томография с высоким разрешением (МРТ) может работать лучше за счет изменения структуры радиозондов от катушек к антеннам.
Как можно сделать высокочастотную МРТ более точной? Это можно сделать за счет электротехнического подхода к созданию лучшего однородного магнитного поля.
В новом исследовании, опубликованном в «Transactions on Microwave Theory and Techniques», ученые сообщили от том, что они обнаружили, что радиочастотные зонды со структурами, создаваемыми микрополосковыми антеннами, увеличивают разрешение изображений в высокочастотных МРТ-сканерах, по сравнению с обычными поверхностными катушками, используемыми в настоящее время.
«Когда частоты становятся выше, длины волн становятся короче, а магнитное поле теряет однородность », - говорит Елена Семочкина, адъюнкт-профессор электротехнической и компьютерной техники в Мичиган-Техне. «Однородность важна для изображений с высоким разрешением, поэтому мы предложили новый подход к разработке этих зондов».
Семочкина объясняет, что антенна, которую мы видим на крыше здания, не совсем такая же, как здесь, но вместо этого команда был вдохновлена микрополосковой патч-антенной (MPA). Конструкция относительно проста: МПА – антенны изготовлены из пластины металла, заземленной большим куском металла. Они дешевы и просты в изготовлении, поэтому их часто используют в телекоммуникациях.
Магнитно-резонансная томография работает путем выдачи радиочастотных импульсов в магнитном поле с помощью зондов с катушками или структурами в виде клетки.
Но эти обычные катушки имеют пределы частоты: слишком высокие, и они не могут создавать однородные магнитные поля в объеме, требуемом исследователями. МПА являются альтернативой, где волны колеблются в полости, образованной между электродами патча и заземленной плоскости, которые сопровождаются токами в патч-электроде и, соответственно, колебательными магнитными полями вокруг патча, обеспечивая магнитное поле, которое является как стойким, так и сильным.
«В то время как сложность катушек для клетки увеличивается с увеличением рабочей частоты, патч-зонды могут обеспечить качественные характеристики в более высоком диапазоне микроволн, сохраняя при этом относительно простую структуру», - говорит Семочкина. Они также показали меньшие потери радиоволн, что делает их лучше, чем обычные катушки.
Из-за повреждения высокочастотных радиоволн, вызываемых людьми, исследование ограничивалось высокочастотными машинами, а не металлической трубкой, которую мы привыкли видеть в больницах и медицинских центрах. Люди могут выдерживать только поля до семи Tesla, а сверхвысокие поля до 21,1 Tesla могут использоваться при тестировании на животных моделях и в образцах тканей.
Следующим шагом команды является продолжение применения электротехники для модификации этих зондов, чтобы они работали лучше, а также для дальнейшего расширения возможностей высокочастотных МРТ-сканеров и создаваемых ими изображений.