パラレル送信を用いない7T-MRI用B1均一化頭部RFコイルシステムの開発

7T-MRI无并行传输B1均质头射频线圈系统的开发

基本信息

批准号：
19H03601
负责人：
浦山慎一
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H03601/
关键词：
7T-MRI non-pTx B1 inhomogeneity head coil RF mode switching MRI pTx RFスイッチング技術

项目摘要

臨床用MRIの数倍の磁場強度を有する7テスラMRIは、送信波強度が体内で不均一になり、画質を大きく低下させることが問題となっている。その解決には、非常に高価で技術的に困難なパラレル送信システムによるのが一般的であるが、我々は、「RFモードスイッチング」と呼ばれる新しいコンセプトに基づいた専用RFコイルシステムを設計・開発、安全性評価などを経て評価実験を行うことにより、このB1不均一問題の解決に取り組む。2021年度はまず、前年度に設計変更した3層ループコイルを有する第2世代送信経路選択スイッチ(Txスイッチ)の開発を行った。Txスイッチは、MRI装置の送信波電源アンプから出力された送信波電流を、MRIシーケンス制御コンピュータからのTTL信号を受けて、2つの出力ポートの内のどちらかに振り分けるための回路である。しかし完成したTxスイッチは入力したパワーの40から50%程度をロスするという低効率のものであった。そこで次に、1/4波長の同軸ケーブルを用いたブロッキング回路を持つ第3世代Txスイッチを新たに設計、開発を行った。その結果、Txスイッチのパワーロスは20%程度と、まずは使用可能なレベルまで抑えることが出来た。そのため、新たに2チャンネルのループコイルをアクリル円筒に設置した送受信コイルシステムを開発し、ブロッキング性能の評価を行ったところ、TTL信号により明確に2つの出力ポートの内の片方の送信波電流をブロックできていることが確認された。以上の結果を受け、第3世代Txスイッチをコンパクトに1枚のPCBボードにまとめた第4世代Txスイッチを設計、開発したところ、再度、パワーロスが30%程度まで上昇した。そのため、パワーロスを更に抑えるよう第5世代Txスイッチの設計開発を行った。また。初代プロトタイプ機となる4ch送受信コイルを有するシステムの開発を開始した。

7特斯拉MRI的磁场强度是临床MRI的数倍，其问题在于体内传输波强度变得不均匀，从而大大降低了图像质量。解决方案通常是使用非常昂贵且技术上困难的并行传输系统，但我们基于称为“射频模式切换”的新概念设计和开发了专用射频线圈系统，我们将致力于通过传导来解决这个B1异质性问题。进行安全性评价后进行评价实验。在2021财年，我们首先开发了具有三层环形线圈的第二代传输路径选择开关（Tx开关），其设计在前一年发生了变化。 Tx开关是接收来自MRI序列控制计算机的TTL信号并将MRI设备的发射波功率放大器输出的发射波电流分配到两个输出端口之一的电路。然而，完成的 Tx 开关效率较低，损失了约 40% 至 50% 的输入功率。接下来，我们设计并开发了一种使用 1/4 波长同轴电缆的带有阻塞电路的新型第三代 Tx 开关。结果，我们能够将 Tx 开关的功率损耗降低到 20% 左右，这是一个可用的水平。为此，我们开发了一种新的发射器/接收器线圈系统，其中在亚克力圆筒中安装了2通道环形线圈，并评估了阻挡性能。我们发现TTL信号明显阻挡了来自其中一个的发射波电流。两个输出端口已确认完成。基于上述结果，我们设计并开发了第四代Tx开关，将第三代Tx开关紧凑地组合到单个PCB板上，功率损耗再次上升到30%左右。因此，我们设计并开发了第五代Tx开关，以进一步降低功率损耗。还。我们已经开始开发第一个原型系统，这是一个带有 4 通道发射和接收线圈的系统。