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MRI基础知识 -- QBC(一)

MR技术博大精深,上篇文章我们学习了双射频系统的射频控制模块,探讨了双射频系统射频发射通路的结构,同时介绍了QIB不同于Hybrid box模块的地方。到此我们顺着射频发射通路艰难的走到了最后的发射线圈—QBC正交体线圈。

  结合之前学过的MR信号原理,我们知道MR系统需要在垂直于主磁场方向施加射频场进行激发,从而得到MR信号,换句话说需要在磁体中心内要设置一组射频发射天线

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      作为MR射频发射系统的基础,射频发射天线是MR射频链路设计中非常重要的一环。我们之前讲过很多次正交发射这个概念,但是到底什么是正交发射,如何实现正交发射,正交发射到底有什么好处呢。在介绍QBC内部结构之前,老王先来解释这几个问题。

我们知道衡量MR系统性能的一个关键因素是均匀度,无论主磁场匀场,梯度系统主动匀场,都是为了提高均匀度,那么相应的射频场一样存在均匀度,为了提高射频场的均匀度,就需要从射频发射的角度做文章,这就是QBC正交发射的由来。

首先我们要从最基础的理论开始学习,先介绍电磁波的极化的概念。

我们知道MR发射的射频是电磁波,传统的电磁波如下图所示:

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      电磁波理论的核心是变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,即交变电磁场理论。

麦克斯韦将电磁感应现象进行了推广到电磁感应传递中,就得到了开放LC振荡电路会发出电磁波,而电磁波可以传递LC振荡电路所发射的能量。

如果将传递过程具体化就得到下面这张图:

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     可以看到实际上电磁波的变化非常有规律,这就是极化电磁波。并且将它的极化用图表示可以看到它的极化方向是线性的:

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老王在之前介绍QBC的时候讲过,当使用普通线性极化线圈发射射频能量时,由于被扫描物体并不是一个平面,因此必然导致被扫描物体接收到的射频能量不均匀,从而导致射频场的不均匀。

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      为了解决这个问题,我们使用了正交线圈,正交线圈使射频发射能量在一定的范围均匀的向内辐射,如图所示

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      可以看出,正交线圈发射的射频能量均匀的分布在被扫描物体的表面,这样生成的射频场相对更加均匀,被扫描物体表面均匀分布射频能量,信噪比相对较高。

既然明确了需要使用圆极化电磁脉冲进行激发,那么下一步就是产生这个圆极化脉冲。

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合成电场矢量末端在一个圆周上且以角速度ω旋转,由此就得到了圆极化脉冲。

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      具体到QBC上,从Hybrid box(双射频系统用QIB)发出的两路90°相位差脉冲最终分别传输到QBC双通道的两段,从而实现圆极化正交发射。

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MR技术博大精深,本期老王先介绍了射频脉冲的圆极化以及正交发射的原理及实现方法,这其实是MR射频能量发射的基础,更是正交体线圈技术的基础,只有充分了解这个知识,才能更好的深入了解QBC的物理结构以及技术实现。说句题外话,老王现在还记得在早期传统教科书上应该还是描述的体线圈使用线性极化发射,但是目前的超导MR系统应该已经都是用了圆极化正交发射的方法了。由于本篇文章涉及的基础理论较多,如有不足或不正确之处欢迎大家批评指正,老王虚心学习改正,谢谢大家支持

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文章名称:《MRI基础知识 -- QBC(一)》
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