[实用新型]一种基于人工电磁结构的超透镜

说明书

技术领域

本实用新型属于核磁共振医学成像领域，涉及一种基于人工电磁结构的超透镜。

背景技术

MRI是一种生物磁自旋成像技术，它是利用人体中氢原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲（Radio frequency）激励后产生信号，用探测器检测并输入计算机后经过图像处理技术在屏幕上显示图像。依据人体组织所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。作为一种新型的医学成像手段，MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。该技术在临床诊断、科学研究的应用成为现实，极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。

但与此同时，现阶段核磁共振成像研究中也是存在许多问题的，例如成像速度慢（实时性差），成像空间分辨率随着深度变化衰减很快，信噪比低等缺点。左手材料是一种新型人工电磁材料，在任何设定的频率条件下通过合理有效地设计结构可以实现等效的介电常数和磁导率或大、或小、正值、负值甚至于零。在2000年，英国科学家J. B. Pendry提出了电磁超透镜“完美成像”的概念。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（Evanescent wave）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”。与此同时，在准静态近似条件下，只需要满足单负即可，也即介电常数为-1或者磁导率为-1。人们据此提出了不同的构造人工电磁超透镜的方法，以更好的实现其应用，其中核磁共振成像临床应用是研究热点之一。例如由金属棒周期型排列组合的人工电磁结构可以实现等效介电常数                                               ，可以实现像波导一样导引电磁波；由开环共振单元（SRR，split ring resonator）构成的等效磁导率的电磁平板结构则可以突破衍射极限，这些都将在核磁共振成像中有着非常重要的应用。

在现代的核磁共振成像中，为了提高核磁共振成像的空间分辨率通常采用增强静磁场的手段，例如现有商用的核磁共振成像设备（西门子等）包括1.5T、3T到7T。但是随着磁场强度的提高，射频电磁波对人体的损害也就越大，因此欧美国家在磁场场强的使用上是有严格的限制的；与此同时随着场强提高，探测线圈等硬件设备的制作也存在这很大的难度。另一方面，在所有这些工作中电磁超透镜的设计也是难点之一。理论分析已经表明要实现如上的“完美成像”要求结构参数必须严格的满足介电常数为-1或者磁导率为-1，因而严格限制了电磁超透镜的工作频率和工作带宽。

发明内容

为了提高核磁共振成像的空间分辨率和信噪比，本实用新型提供了一种基于人工电磁结构的超透镜。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：

一种基于人工电磁结构的超透镜，包括内固定圈、外固定圈和多个共振单元，所述的共振单元竖直设置在内固定圈和外固定圈之间，内固定圈和外固定圈同圆心设置，多个共振单元以圆心为中心呈均布状态。

所述的共振单元包括长条形FR-4基板、多个LC环路共振单元和多个非磁性负载电容，在长条形FR-4基板横向上均布有2～4个LC环路共振单元，纵向上均布有12～20个LC环路共振单元，每个LC环路共振单元对应一个非磁性负载电容，所述的非磁性负载电容挂载在LC环路共振单元的开口处。

更进一步地说，所述的LC环路共振单元内直径为10毫米～25毫米，线宽为2毫米～5毫米。

更进一步地说，相邻两个LC环路共振单元之间的中心距为LC环路共振单元外直径的1.2～1.5倍。

更进一步地说，相邻两个共振单元所对应的圆心角为8°～15°。

本实用新型的有益效果：本实用新型制作工艺简单，结构是可扩展的。在常规核磁共振成像设备中引入共振单元结构可以实现高的空间分辨率和高信噪比。

附图说明

图1是共振单元俯视图。

图2是共振单元侧视图。

图3是本实用新型结构示意图。

图4是本实用新型用于核磁共振成像探测的原理图。

图中：1.非磁性负载电容；2. 长条形FR-4基板；3. LC环路共振单元；4. 共振单元；5.电磁超透镜；6.被测人体组织；7.表面线圈。

具体实施方式