在MRI设备中使用的纳米颗粒RF屏蔽制造技术

一种在磁共振成像(MRI)扫描器中使用的射频(RF)屏蔽，所述RF屏蔽包括：载体(22)和多个纳米颗粒(24)，所述多个纳米颗粒(24)不可移动地被连接到所述载体(22)，沿着空间中的方向(26)对齐，并且在空间中的所述方向(26)上具有各向异性的导电率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在MRI设备中使用的纳米颗粒RF屏蔽
本专利技术涉及一种在可操作的MR(磁共振）扫描器中使用的纳米颗粒射频（RF)屏 蔽。
技术介绍
在磁共振（MR)成像扫描器中，静磁场收）用于对齐人体中的质子。由梯度线圈创 建的梯度磁场可以被叠加到静磁场，从而获得的信号能够与准确的位置相关联。通过使用 对应于高达若干kHz频率€^^的脉冲技术可以应用梯度磁场。根据仏磁场强度和磁场强 度&，以通常在10MHz与100MHz之间的无线电波频率f KF操作所谓的射频（RF)线圈，以激 励人体中的质子或其他原子核，所述人体中的质子和其他原子核随后发射RF磁共振信号。 RF体线圈一般用于对在一个设备中的RF发射和磁共振信号接收进行组合。至少出于预防 RF体线圈中的信号噪声的原因，最期望在10MHz与100MHz之间的射频处由RF屏蔽将梯度 线圈和RF体线圈解耦。而且，应当保持RF体线圈关于其相对于梯度线圈的的位置的灵敏 度。作为目的，RF屏蔽理论上应当使射频衰减，但是对梯度磁场的脉冲的频率应当是透明 的。 在一般的解决方案中，例如由铜包叠层制成的导电板配备有狭缝（slit)，使得在 铜屏蔽中能够感应涡电流。这些狭缝由电容器桥接，其阻抗在低频处为高而在高频处为低， 从而对于梯度线圈的低频不能够感应润电流，但是对于RF体线圈的高频能够感应润电流。 在图1中图示的常规RF屏蔽中，提供某个厚度的导电层，在所述导电层中，RF场通 过感应生成涡电流，其导致指向与其成因相反方向的磁场，由此衰减导电层内部的RF场。 对于低于由层材料的导电率确定的频率的频率，不发生磁场的屏蔽（图1的区域A)。 甚至当穿透深度小于层厚度时，涡电流成因阻尼的纵向起始与频率成比例，直到 频率f2，所述涡电流成因阻尼的纵向起始与衰减和未衰减RF能量的比率的对数成比例。在 频率f 2处，穿透深度变得小于导致以指数方式增加阻尼的厚度（在对数标度上）。 为了实现上述目的，要求在梯度磁场的频率处，屏蔽应当在图1的阻尼曲线的区 域A之内，并且对于RF频率，屏蔽应当在区域C之内。 换言之并且fKF彡f2。不幸地，根据如下在各向同性的导体材料（如金 属）中和f 2是相关的： = ( μ。· σ · d · w)-1，以及 f2 = ( μ 〇 · μ r · σ · d2)-1 = (?\ · w) / ( μ rrd) 其中，d指示导电材料的厚度，w指示RF屏蔽的最大尺寸，σ指示各向同性材料的 导电率，μ〇指示真空的导磁率，并且h指示各向同性材料的相对导磁率。在MR成像扫描 器应用中，要求μ^= 1，以避免静磁场仏的畸变，由此 f2/f! = w/d (等式⑴） 因为由上述的MR扫描器成像应用要求预先确定比率fVfi，固定由要被屏蔽的对 象给出的尺寸w与导电材料的厚度d的比率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种衰减射频波的RF屏蔽，所述射频波用于在MR成像 扫描器的操作期间激励人体中的质子或原子核，并且同时，对梯度磁场脉冲是透明的。在该 应用中使用的透明一词应当被具体地理解为使得在能量方面由RF屏蔽使电磁场衰减小 于6dB，优选小于3dB。 在本专利技术的一个方面，由在磁共振（MR)成像扫描器中使用的射频（RF)屏蔽实现 该目的，所述射频（RF)屏蔽包括载体和多个纳米颗粒，其中，在操作状态下，多个纳米颗粒 不可移动地被连接到载体，并且沿着空间中的方向对齐，并且其中，多个纳米颗粒在空间中 的方向上具有各向异性导电率。 通过使用在至少一个方向上具有各向异性导电率的多个纳米颗粒，针对RF屏蔽 的布局给出更多设计自由度，因为经由： = ( μ ? · σ w · d · wr1 (等式（II)) 其中，〇w指示在RF屏蔽的最大尺寸的方向上的导电率，所述RF屏蔽的最大尺寸 的方向与各向异性的导电率的方向一致，并且f2= (μ〇· h· 其中，指示在 RF屏蔽的厚度的方向上的导电率，并且其中= 1(见上文），它遵循 f2 = fJ · (w/d) · ( σ w/ σ d)(等式（III)) 比率〇w/o ,可以表示在两个方向上的导电率的各向异性的程度。比率0w/0 ,越 高，在给出的厚度d处能够提供的RF屏蔽越大。 在本专利技术的另一方面，载体基本上包围多个纳米颗粒，由此在机械稳定布置中为 导电的多个纳米颗粒提供防护环境。 在本专利技术的又一方面，载体具有大体低于多个纳米颗粒的各向异性导电率的导电 率。与多个纳米颗粒的各向异性导电率相比，载体的导电率可以忽略，向RF屏蔽提供的设 计方案将不受影响。 在优选实施例中，在至少一个邻接部分的空间中的方向是基本上完全位于平面中 的曲线。像这样的对齐可以允许指向垂直于曲线的方向的RF场的有效衰减，同时RF屏蔽 对其他RF场方向是透明的。曲线可以表示圆弧或完整的圆的至少一部分。曲线也可以表 示在平面中的另一封闭图形，如椭圆。术语曲线也可以包括具有圆角的封闭多边形。 在本专利技术的另一方面，载体基本上由塑料聚合物制成。塑料聚合物载体可以是轻 质设计，并且可以为纳米颗粒提供防护环境的低成本解决方案。优选地，塑料聚合物是本领 域技术人员熟悉的热塑性材料的组中的一个。从而，可应用于热塑性塑料（诸如注射模塑 或压缩模塑）的很多众所周知的生产方法可以变得可用于RF屏蔽的生产。 在优选实施例中，多个纳米颗粒的各向异性导电率能够由张量表示，所述张量具 有相差至少50倍的本征值。在导电率中这样的各向异性的程度可以产生针对RF屏蔽的大 量设计方案。 在本专利技术的又一方面，从由碳纳米管、碳纤维以及石墨烯组成的一组材料中选择 纳米颗粒。在该应用中使用的石墨烯 一词应当被具体地理解为由被布置在蜂巢晶格中 的碳原子的单原子厚度的平面片形成的碳的同素异形体。本领域技术人员熟悉的碳纳米管 应当被理解成包括单壁纳米管（SWNT)和多壁纳米管（MWNT)。从该组材料中选择的纳米颗 粒示出固有的各向异性导电率，并且可以具有可用于在至少一个方向上具有各向异性导电 率的RF屏蔽的潜能。 在优选实施例中，纳米颗粒配备有至少一个电偶极子构件，以创建永久电偶极矩。 具有永久电偶极矩的纳米颗粒可以允许通过应用外部电场在RF屏蔽生产的固化状态期间 通过保持纳米颗粒的对齐，在至少一个方向上创建各向异性导电率。优选地，杂原子（诸 如，氮或硼）可以用作电偶极子构件。 在又一优选实施例中，纳米颗粒可以配备有永久磁偶极子构件，以创建永久磁偶 极子，其可以通过在RF屏蔽的产生期间应用外部磁场来为纳米颗粒的对齐提供有利方案。 优选的永久磁偶极子构件可以是氧化铁Fe x0y或铁氧体（诸如，钡铁氧体BaO · 6Fex0y)。 【附图说明】 参考下文描述的实施例，本专利技术的这些方面和其他方面将是显而易见的并且得到 阐明。这样的实施例不是必然地表示本专利技术的全部保护范围，然而，因此参考权利要求书和 本文以解读本专利技术的保护范围。 在附图中： 图1示出了屏蔽阻尼曲线的简化视图， 图2图示了根据本专利技术的被布置在MR扫描器的线圈布置中的RF屏蔽， 图3是根据图2的RF屏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在磁共振(MR)成像扫描器(10)中使用的射频(RF)屏蔽，包括：‑载体(22；38)，‑多个纳米颗粒(24)，其中，在操作状态下，所述多个纳米颗粒(24)不能移动地被连接到所述载体(22；38)，并且沿着空间中的方向(26；36)对齐，并且其中，所述多个纳米颗粒(24)在空间中的所述方向(26；36)上具有各向异性导电率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.01 US 61/593,3921. 一种在磁共振（MR)成像扫描器（10)中使用的射频（RF)屏蔽，包括： -载体（22 ;38)， -多个纳米颗粒（24)， 其中，在操作状态下，所述多个纳米颗粒（24)不能移动地被连接到所述载体（22 ;38)， 并且沿着空间中的方向（26 ;36)对齐，并且 其中，所述多个纳米颗粒（24)在空间中的所述方向（26 ;36)上具有各向异性导电率。2. 如权利要求1所述的射频（RF)屏蔽，其中，所述载体（22 ;38)基本上包围所述多个 纳米颗粒（24)。3. 如权利要求1所述的射频（RF)屏蔽，其中，所述载体（22 ;38)具有大体低于所述多 个纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·A·M·范赫尔沃特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL