一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件，与现有技术相比解决了低场磁共振成像设备图像信噪比低、空间分辨率低的缺陷。本实用新型专利技术的人工电磁结构共振单元包括蚀刻在基板上表面的金属方形螺旋线，金属方形螺旋线的两个端部均设有金属化过孔且金属化过孔穿透基板，基板的下表面印刷有金属微带线，金属微带线连接两个金属化过孔，金属微带线上焊接有无磁性贴片电容。本实用新型专利技术将基板正面的金属方形螺旋线通过金属化过孔与基板背面加载无磁性贴片电容的微带连接组成的一个人工电磁结构共振单元，在低场磁共振拉莫尔进动频率具有负磁导率，利用该负磁导率，人工电磁结构共振单元能够有效增强磁共振射频场磁信号。

A Magnetic Signal Enhancement Device for Low Field NMR Imaging Instruments

【技术实现步骤摘要】
一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件
本技术涉及低场核磁共振成像
，具体来说是一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件。
技术介绍
作为一种新型医学成像手段，磁共振成像技术在临床医学上和疾病诊断中具有很大的优越性，尤其是在面向阿尔茨海默症和帕金森症等功能退化性疾病的应用。磁共振成像的基本原理是将人体置于特殊编码的强磁场中，用无线电射频脉冲激发人体氢原子核，使人体氢原子核(1H)吸收并存储能量。当停止无线电射频脉冲后，人体氢原子核(1H)按特定的激发频率释放出无线电射频信号，并将存储的能量释放出来，被射频线圈所探测接收，然后经过电子计算机的分析处理，从而获得幅度或者相位图像。由于磁共振成像设备采集的射频信号非常微弱，极易受到外界噪声的干扰。因此，提高信噪比(Signal-to-NoiseRatio,SNR)是磁共振成像的首要任务之一。提高磁共振成像信噪比的方法和手段有很多，包括但不局限于提高磁共振主线圈的磁场强度，降低被检测对象中氢原子核(1H)的环境温度等。而射频线圈是磁共振成像系统的核心部件之一，在激发模式下需要产生均匀的射频磁场来驱动人体氢原子核，在接收模式下需要以灵敏地探测接收感兴趣区域的磁共振信号。由于人体吸收射频电磁波能量从而导致组织的温升效应，为了避免组织的局部烧伤危险，通常射频场的激发功率受到了严格限制。如何在激发功率保持一定情况下，提高射频线圈灵敏度对于提高磁共振图像的信噪比(Signal-to-NoiseRatio,SNR)、分辨率等信息是磁共振成像研究的核心问题之一。自然界绝大多数材料的相对磁导率μ＝1，理论上来说，如果能够改变自然界材料的相对磁导率值，就很有可能为人们提供调控电磁波行为的新方法。近年来，采用具有磁响应单元的人工“磁原子”已经成功实现具有负折射的左手材料。用左手材料制成的平板透镜(同时满足介电常数和磁导率为－1)可以实现对倏逝波的成像，不仅突破了传统透镜的最大分辨率受制于电磁波长的局限(衍射极限)，而且能够实现“二次汇聚效应”。于此同时，在准静态近似条件下，只需要满足单负即可。谐振频率较低时(如几十兆赫兹电磁波)设计负磁导率材料，只有通过各种特殊图形设计或加载集总元件才能够实现。在现代的磁共振成像中，为了提高磁共振成像的空间分辨率通常采用增强主磁场的手段，例如现有的超导型磁共振成像设备包括1.5T、3.0T到7.0T。但是随着主磁场的提高，射频电磁波对人体的损害也就越大，因此国际上在磁场强度的使用上有严格的限制。目前低场磁共振成像使用较多的主磁场强度在0.35T、0.36T、0.5T等，其虽然在图像信噪比、空间分辨率、成像扫描时间等方面虽然与高场磁共振有着较大的劣势。但是，医学成像的永磁型MRI平台仍然具有很多优点，主要包括：1、其使用的寿命周期相对比较长，其产生的主磁场也相对保持一个稳定的值，而且并没有明显的磁场消耗；2、主磁体不需要连续的电流供给，其耗能也非常低，主磁体不会产生任何热量，安全系数很高，也不需要液氨冷却系统，日常使用中的设备维护费用相对较低；3、主磁场的杂散场小，可装在狭小的空间区域内，有利于节省场地资源；4、永磁型MRI平台物理系统组成较为简单，其整机价格也相对便宜，这可以成为中小医院和研究机构配置的最佳选择。因此，如何提高低场磁共振成像的图像信噪比和空间分辨率，使其能够近似于高场磁共振技术指标已经成为急需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中低场磁共振成像设备图像信噪比低、空间分辨率低的缺陷，提供一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件来解决上述问题。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件，所述的低场核磁共振成像仪器包括磁共振成像收发一体射频线圈，在低场核磁共振成像仪器内位于磁共振成像收发一体射频线圈对面的检查底板上放置有磁信号增强组件，所述的磁信号增强组件包括基板，所述基板上规则化布置有若干个人工电磁结构共振单元；所述的人工电磁结构共振单元包括蚀刻在基板上表面的金属方形螺旋线，金属方形螺旋线的两个端部均设有金属化过孔且金属化过孔穿透基板，基板的下表面印刷有金属微带线，金属微带线连接两个金属化过孔，金属微带线上焊接有无磁性贴片电容。所述金属方形螺旋线的金属层厚度为10～50微米、线宽为0.5毫米～2.0毫米、线间距为0.2毫米～0.5毫米，金属方形螺旋线的圈数大于1。所述金属化过孔的孔径为0.2～0.8毫米。所述无磁性贴片电容的电容值为56～560pF。有益效果本技术的一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件及其制作方法，与现有技术相比将基板正面的金属方形螺旋线通过金属化过孔与基板背面加载无磁性贴片电容的微带连接组成的一个人工电磁结构共振单元(其相当于一个谐振回路)，在低场磁共振拉莫尔进动频率具有负磁导率，利用该负磁导率，人工电磁结构共振单元能够有效增强磁共振射频场磁信号。本技术中金属方形螺旋线的螺旋圈数越多、感性越强。无磁性贴片电容的加载获得了更低的谐振频率。本技术加工制作工艺简单，结构可以拓展，适用于低场(≤0.5T，1H拉莫尔进动频率5～21MHz)磁共振成像设备，增强了磁共振成像感兴趣区域的射频磁场信号，进而获得高信噪比和空间分辨率图像。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中磁信号增强组件的结构示意图；图3为本技术中人工电磁结构共振单元的俯视图；图4为本技术中人工电磁结构共振单元的正视纵向剖面图；图5是本技术中人工电磁结构共振单元磁导率对金属方形螺旋线宽w的优化仿真比较图；图6为本技术中人工电磁结构共振单元磁导率对无磁性贴片电容的电容值Ct的优化仿真比较图；图7为本技术中人工电磁结构共振单元磁导率仿真效果的示意图；其中，1-磁信号增强组件、2-磁共振成像收发一体射频线圈、3-被检测人体、4-检查底板、11-基板、12-人工电磁结构共振单元、13-金属方形螺旋线、14-金属化过孔、15-金属微带线、16-无磁性贴片电容。具体实施方式为使对本技术的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：本技术所述的一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件，利用磁信号增强组件1增强低场磁共振成像中射频线圈的信号激励响应和探测灵敏度。在同等的设备条件下利用该表面的磁信号增强组件1能够有效提高低场(≤0.5T)磁共振设备的图像信噪比和空间分辨率。如图1所示，低场核磁共振成像仪器包括磁共振成像收发一体射频线圈2，在医用低场(≤0.5T)核磁共振成像中，磁共振成像收发一体射频线圈2主要有头部线圈、颈椎线圈、体线圈、膝盖线圈、表面线圈等。在低场核磁共振成像仪器内位于磁共振成像收发一体射频线圈2对面的检查底板4上放置有磁信号增强组件1。检查底板4为被检测人体3所躺的位置，根据不同的射频线圈(所需要被检测人体3所检测的人体结构)设计相对尺寸的磁信号增强组件1。磁信号增强组件1放置于人体线圈成像区域，被检测人体3的待测部位平躺于磁信号增强组件1的上方。如图2所示，其为针对磁共振成像收发一体射频线圈2(可用于对脊椎、腰间盘等部位的成像)设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件，所述的低场核磁共振成像仪器包括磁共振成像收发一体射频线圈(2)，在低场核磁共振成像仪器内位于磁共振成像收发一体射频线圈(2)对面的检查底板(4)上放置有磁信号增强组件(1)，其特征在于：所述的磁信号增强组件(1)包括基板(11)，所述基板(11)上规则化布置有若干个人工电磁结构共振单元(12)；所述的人工电磁结构共振单元(12)包括蚀刻在基板(11)上表面的金属方形螺旋线(13)，金属方形螺旋线(13)的两个端部均设有金属化过孔(14)且金属化过孔(14)穿透基板(11)，基板(11)的下表面印刷有金属微带线(15)，金属微带线(15)连接两个金属化过孔(14)，金属微带线(15)上焊接有无磁性贴片电容(16)。

【技术特征摘要】
1.一种用于低场核磁共振成像仪器的磁信号增强器件，所述的低场核磁共振成像仪器包括磁共振成像收发一体射频线圈(2)，在低场核磁共振成像仪器内位于磁共振成像收发一体射频线圈(2)对面的检查底板(4)上放置有磁信号增强组件(1)，其特征在于：所述的磁信号增强组件(1)包括基板(11)，所述基板(11)上规则化布置有若干个人工电磁结构共振单元(12)；所述的人工电磁结构共振单元(12)包括蚀刻在基板(11)上表面的金属方形螺旋线(13)，金属方形螺旋线(13)的两个端部均设有金属化过孔(14)且金属化过孔(14)穿透基板(11)，基板(11)的下表面印刷有金属微带线(15)，金属微带线(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰，黄志祥，牛凯坤，方明，许杰，谢国大，张永康，张华永，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34