[发明专利]超构表面器件及制备方法、核磁共振成像系统

说明书

本发明公开了用于核磁共振成像系统的超构表面器件及制备方法、核磁共振成像系统。该超构表面器件包括：印刷线路板，印刷线路板包括电介质板和分别设置在电介质板正面和背面的第一电极和第二电极，第一电极沿第一方向延伸，第二电极沿第二方向延伸，第一方向垂直于第二方向，且第二电极在电介质板上的正投影，位于第一电极在电介质板上正投影的两端，以构成平行板电容器；可变电容器，可变电容器与平行板电容器并联连接。由此，该超构表面器件具有结构简单，占用空间小的优点，且该超构表面器件的谐振频率具有可调谐性，使得该超构表面器件的谐振频率与核磁共振成像系统的工作频率能够较好的匹配，提高核磁共振成像系统的测试精度和使用性能。

技术领域

本发明涉及核磁共振成像技术领域，具体地，涉及用于核磁共振成像系统的超构表面器件及制备方法、核磁共振成像系统。

背景技术

核磁共振成像技术(MRI)为非介入探测方式，是医药、生物、神经科学领域的一项重要的基础诊断技术。传统MRI设备传输的信号强度主要取决于静磁场B₀的强度，采用高磁场甚至超高磁场系统提高图像的信噪比、分辨率和缩短扫描时间。然而磁场的增加会导致磁场非均匀性的增大，磁场非均匀性的增大又会造成伪影敏感和对比度恶化。此外，更重要的是强磁场对人体有潜在的危害，如在低磁场下可忽略的组织热会由于增强的射频能量吸收而变得很大，使人体产生不良反应如眩晕和恶心等，并且强磁场系统不适用于某些植入器械和医疗设备的患者。因此，如何采用尽量小的静磁场强度同时获得更高的成像质量成为了MRI技术中的一个至关重要的问题。

针对上述问题，目前的解决方案主要有以下四种：第一种方式为射频线圈优化方法，该方法极大地促进了MRI中探测器分辨率及扫描速度的提高。第二种方式为使用特殊的造影剂来增强局部磁场，如稀土磁性原子或磁性纳米粒子。第三种方式通过在MRI中引入具有高介电常数的板或柱状的介电谐振子来提高射频磁场的强度和降低比吸收率，从而达到提高成像分辨率和减小信噪比的效果。第四种方式采用超构材料，有效地提高了MRI的成像质量和效率。超构材料具有许多天然材料所不具备的特殊性质，利用电磁波与构建超构材料的金属或电介质基元间的相互作用及基元间的耦合效应，可以实现对电磁波传播路径与电磁场场强分布的控制。

MRI检测腔体尺寸很小，因此，其对外部加入结构的尺寸非常苛刻。针对第四种方式中的基于金属丝阵列的超构表面器件，其使用高介电物质(例如水)来降低电磁波波长。而另外一些超构表面器件采用构造电容的方式来降低结构尺寸，使其适用于MRI系统。

然而，目前采用构造电容降低结构尺寸的超构表面器件仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

发明人发现，目前在核磁共振成像系统中，采用构造电容降低结构尺寸的超构表面器件，存在结构复杂以及谐振频率不可调的缺陷。具体的，目前的超构表面器件构造电容的方式不够优化：目前的超构表面器件由三块印刷线路板构成，其中两块印刷线路板中的任一块印刷线路板的正面和背面均设置有导电电极，以构成平行板电容器，上述两块印刷线路板正对设置，第三块印刷线路板与上述两块印刷线路板垂直设置，并与上述两块印刷线路板串联连接。也即是说，目前的超构表面器件为三维立体结构，结构较复杂，且占用的空间较大，导致超表面在三个维度上都比较大，影响其在核磁共振成像系统中的应用。此外，目前的超构表面器件的谐振频率在特定环境下固定，但是其谐振频率又很容易受到环境的影响，例如，在MRI腔体外和腔体内、检查胖人和瘦人，超构表面器件的谐振频率都会有差别，导致超构表面器件的谐振频率偏移MRI的工作频率，致使其增强效果变差。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。