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MRI基础知识 --- QBC

本节我们继续回到MR基本构成,初步学习射频能量发射和接收的重要部件:正交体线圈(QBC)

首先回到前面学过的MR信号产生的原理,我们知道在垂直于主磁场方向放置接收线圈,当产生射频能量激发后产生的MR信号就可以被射频线圈接收到了。

同时发射的激发射频能量也是垂直于主磁场方向的,那么设置一个射频线圈,让他既可以发射又可以接收,那么也就可以简单的实现整个过程了。

这时就引入了正交体线圈(QBC)。

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    首先需要明确,QBC既可以作为发射线圈使用,也可以作为接收线圈来使用,但是不可以同时既完成发射功能,又实现接收功能。

因此在线圈中需要设置Detune(截止)功能,在射频能量发射的时候Detune接收,当作为接收线圈的时候Detune发射。

扩展一下,在进行MR扫描的过程中,同一个时间所有的线圈只能有一个作为发射源。原因很简单,如果同时有多个发射源激发,那么激发的射频能量很可能会耦合成意想不到的形状,导致激发过程发生混乱。

一般来说一个MR系统只有体线圈可以作为发射线圈来使用,其它线圈都作为接收线圈。只有部分T/R线圈可以即作为发射线圈使用也可以作为接收线圈使用。

一般在线圈内使用二极管实现Detune功能,控制线圈也就转换为使用特点的电压打开关闭二极管改变通路。

回归到QBC,为什么要使用正交线圈呢?什么是正交线圈?

首先看普通的线圈,如下图所示:

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普通线圈射频朝着一个方向运动,当射频能量照射到被扫描物体的时候,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,影响信噪比。

正交线圈是通过正交使射频发射能量在线圈的范围内均匀的向内辐射

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。而射频场的大小由两路90度相位差的射频能量的叠加。

 

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QBC安装在磁体洞最内层,尽可能靠近被检测物体。题外话,由于超导磁体的磁体洞直径一般是固定的,因此想要增大MRI设备测试孔径的大小,最直接的办法就是缩减QBC的厚度。

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常见的鸟笼式QBC,共有16个Rods,展开后构成如下图所示。全部16个rods分成了2部分,2路相位差90度的射频能量分别从2部分输出,正交后发出射频信号。

 

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QBC内同时还集成了PU线圈和Tune线圈:

Pick-up线圈:实时监控QBC发出的射频能量大小。

Tune线圈:发出模拟FID信号的测试信号,用来测试接收线圈的性能。

MR技术博大精深,本讲老王简要介绍了QBC的基本结构和正交线圈的概念,由于MR系统的射频部分比较复杂,因此本节先领大家入门简要了解QBC的基本概念,更加系统的知识会在后续继续讲解。

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文章名称:《MRI基础知识 --- QBC》
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