可穿戴式磁共振设备头部柔性和弹性线圈设计及验证

目的为了减少高场磁共振成像中因患者身体几何尺寸的差异而引起的扫描部位与线圈尺寸的匹配程度对信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)的影响。材料与方法选用成人头部为研究对象,采用共边正六边形填充线圈表面的方式制作柔性头线圈。在验证自制线圈与商用线圈的性能时,分别用水膜和真实人体头部开展对比实验。结果水膜实验证明:随着成像深度的增加,自制线圈SNR呈递减趋势,SNR最大时表层是深层的3倍;对比商用8通道头线圈,从组织表层到水膜46 mm深度的深层,自制线圈SNR相较商用线圈提升了0~2倍;但随着深度进一步增加,SNR在逐渐降低,相较46 mm深度处,更深处SNR大约降低15%。对人体头部冠状面结构扫描发现:人体头部冠状面结构SNR值,表层位置SNR值最大,中心部位SNR值最小,组织从表层到深层图像SNR逐步递减。同时,线圈铺设不完全,会造成成像结果有一定的恶化。通过测试得出自制线圈是可行且稳定的。结论本研究充分证明了柔性材料和弹性材料相结合的方式能够适应成人头部变化带来的几何形变,使线圈内部获得最大的填充系数。同时线圈的不完全铺设引起的成像质量恶化也是存在的,并且该恶化无法通过高填充系数弥补,临床应用是不可忽视的。

用于DBS手术机器人系统的MRI射频线圈优化设计

基于一个传统脑深度刺激术(Deep Brain Stimulation,DBS)手术机器人配合实时磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)导航系统,设计一款有高开放性的八通道相控阵列头部线圈。对磁共振接收线圈链路功能进行分析,配合线圈开放性需求,运用Proteus软件设计功能电路并集成于3.76 cm×3.54 cm空间内,将电路应用于平面线圈阵列并对人体腹部成像验证可行性。确立硬件电路部分可行性后,针对手术机器人系统进针空间需求,对当前头部射频接收线圈结构进行高开放性的优化并运用HFSS仿真软件设计建模。仿真结果显示反射系数均达-40 dB,相邻线圈基本优于-10 dB。为DBS手术机器人实时MRI影像导航提供高信噪比与开放性的射频接收线圈奠定技术基础。