Метаповерхности для локального усиления радиочастотного поля в высокопольной магнитно-резонансной томографии

Разработана метаповерхность на основе массива проводов, помещенных в дистиллированную воду, основной собственной моде которой соответствует следующее распределение электромагнитного поля: магнитное поле локализовано в центральной части структуры, а электрическое – на краях проводов. Изучено влияние пространственного перераспределения ближнего электромагнитного поля вблизи метаповерхности внутри магнитно-резонансного томографа на увеличение отношения сигнал-шум внешней катушки-источника при наличии различных объектов исследования и изменении их положения относительно метаповерхности. Разработана гибридная метаповерхность на основе параллельных металлических проводов, края которых помещены в дистиллированную воду. Численно изучено, как изменяются размеры области с однородным радиочастотным магнитным полем в зависимости от длины проводов, находящихся внутри блоков с дистиллированной водой. Продемонстрировано, что меняя уровень дистиллированной воды над проводами можно настроить резонансную частоту основной моды метаповерхности на рабочую частоту магнитно-резонансного томографа. Экспериментально исследовано, как приближение резонансной частоты основной моды гибридной метаповерхности к рабочей частоте магнитно-резонансного томографа влияет на величину отношения сигнал-шум. Создана и исследована объемная беспроводная катушка, состоящая из двух параллельных плоских метаповерхностей на основе металлических проводов, связанных емкостями друг с другом, которая способна локализовать и однородно усилить радиочастотное магнитное поле внешней катушки-источника. Экспериментально показано с участием здоровых добровольцев, что разработанные метаповерхности позволяют достичь увеличения отношения сигнал-шум катушки типа «птичья клетка» сравнимого или большего, чем отношение сигнал-шум стандартной приемной локальной катушкой, а также значительно уменьшить радиочастотную нагрузку на человека.