[发明专利]在MRI设备中使用的纳米颗粒RF屏蔽

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

在磁共振(MR)成像扫描器中，静磁场(B₀)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f_梯度的脉冲技术可以应用梯度磁场。根据B₀磁场强度和磁场强度B₁，以通常在10MHz与100MHz之间的无线电波频率f_RF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涡电流，但是对于RF体线圈的高频能够感应涡电流。

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f₁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f₂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：f_梯度≤f₁并且f_RF≥f₂。不幸地，根据如下在各向同性的导体材料(如金属)中f₁和f₂是相关的：

f₁＝(μ₀·σ·d·w)^-1，以及

f₂＝(μ₀·μ_r·σ·d²)^-1＝(f₁·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，μ₀指示真空的导磁率，并且μ_r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_r＝1，以避免静磁场B₀的畸变，由此

f₂/f₁＝w/d   (等式(I))

因为由上述的MR扫描器成像应用要求预先确定比率f₂/f₁，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。

发明内容

因此，本发明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。

在本发明的一个方面，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：