研究目的
设计、制作并表征一种用于3T磁共振成像的、采用电子纺织材料的多层射频线圈阵列系统,以提高颈动脉成像的信噪比性能,解决当前刚性或半柔性射频线圈的局限性。
研究成果
这款电纺织射频线圈阵列为3T磁共振成像提供了符合人体工学的高性能解决方案,在信噪比方面较传统线圈有显著提升(0.5厘米深度处超过10分贝,3厘米深度处提升3分贝)。通过多种仿体的模拟与实验成像验证,该方案具有更优的柔韧性与舒适性。未来工作可聚焦于材料导电性优化及进一步微型化以实现临床应用。
研究不足
与铜相比,电纺织线圈的导电性较低,导致损耗更高和信噪比降低。对触点电阻和线圈直径变化等参数的敏感性可能引起频率偏移。导电性表征方法在低频下可能存在准确性问题,且与MRI系统的集成过程较为复杂。
1:实验设计与方法选择:
研究遵循从铜线圈设计、导电织物线圈设计到线圈阵列制作的路线图。采用高频结构仿真器(HFSS)和先进设计系统(ADS)进行全波仿真以优化设计。方法包括通过微带线测量进行导电性表征及S参数分析。
2:样本选择与数据来源:
使用Shieldex 110f34 dtex 2股HC和Liberator 40等导电织物材料。测试成像的体模包括均匀体模、分辨率体模及牛肉体模。通过模拟人体颈部模型进行性能评估。
3:实验设备与材料清单:
设备包含电脑刺绣机、激光切割机、矢量网络分析仪(VNA)HP 8753E及3T磁共振扫描仪。材料包括导电织物、电容器、变容二极管、银胶、棉质基材及填充生理盐水的标准体模。
4:实验流程与操作步骤:
采用刺绣和切割技术制作射频线圈元件。测量S11、S21、品质因数及磁场分布。将线圈阵列与磁共振扫描仪集成,使用T1加权自旋回波序列进行成像试验。
5:S品质因数及磁场分布。将线圈阵列与磁共振扫描仪集成,使用T1加权自旋回波序列进行成像试验。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:分析S参数、品质因数比值、采用差值法计算信噪比,并对图像分辨率和对比度进行评估。
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Advanced Design System
ADS
Keysight
Circuit simulation and optimization for RF coil design, including impedance matching.
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Vector Network Analyzer
HP 8753E
HP
Measure S-parameters such as S11 and S21 for characterizing RF coil performance.
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High Frequency Structure Simulator
HFSS
Ansys
Full-wave electromagnetic simulation for designing and optimizing RF coils.
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Electro-textile
Liberator 40
Syscom Advanced Materials
Used as conductive material for fabricating flexible RF coils.
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Electro-textile
Shieldex 110f34 dtex 2-ply HC
Shieldex
Alternative conductive thread for embroidery, evaluated but not primarily used due to lower conductivity.
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Electro-textile cloth
SHIELDIT Super
Less EMF Inc. or similar (brand not specified, inferred from context)
Conductive cloth used for laser cutting to form RF coil patterns.
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3T MRI Scanner
Not specified
Various (e.g., GE, Siemens)
Medical imaging system integrated with the RF coil array for acquiring high-resolution images.
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Computerized Embroidery Machine
Not specified
Not specified
Used to embroider electro-textile patterns for RF coils.
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Laser Cutting Machine
Not specified
Not specified
Used to cut electro-textile cloth into precise patterns for RF coils.
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