Разработка макета и экспериментального образца беспроводной катушки для магнитно-резонансной томографии, проведение их экспериментальных исследований и испытаний

Подобраны необходимые размеры метаповерхности для работы на частоте МР-томографа 1,5 Тл - 63,8 МГ, не превышающие 40 см. Проведены численное моделирование в программном пакете CST, Microwave Studio 2016, оптимизация параметров для метаповерхности, проверка изменений рабочей частоты разрабатываемой катушки в присутствии МР-томографа, в результате которой установлено, что усиление поля B1+ в интересующей области составило 8 раз по сравнению со случаем без использования метаповерхности. Сделан вывод о том, что метаповерхность способна перераспределить в пространстве и существенно усилить магнитное поле в области интереса. Изготовлен экспериментальный образец радиочастотной катушки. Проведены измерения S-параметров при помощи векторного анализатора цепей снаружи и внутри МР-томографа. Получены изображения фантома. Прототип метаповерхности изготовлен из массива 14 х 2 латунных проводов длиной L = 37,2 см, периодом a = 1 см и радиусом r = 0,1 см, которые крепились в пластиковых держателях и помещались в водонепроницаемую пластиковую коробку с толщиной стенок 0,5 см и размерами 42,2 х 18,2 х 5,7 см³ с дистиллированной водой (ɛ = 80 + 0,2i). Доказано, что при размещении радиочастотной катушки на основе из метаматериала внутрь МР-томографа удается настроить систему на необходимую частоту, что подтверждает приведенные результаты численного моделирования. Следующим этапом проверки работоспособности предлагаемой идеи являлось проведение экспериментов in vivo с человеком. Для этой цели на основе экспериментального образца изготовлен герметичный прототип радиочастотной катушки. Получены результаты сканирования коленного сустава человека с катушкой типа «птичья клетка» и разрабатываемой беспроводной радиочастотной катушкой. Продемонстрирована работа принципа использования метаповерхностей для локального усиления РЧ-магнитного поля в области интереса в клинических условиях. Проведено экспериментальное исследование беспроводной радиочастотной катушки на запястье человека. Изображения запястья получены с помощью и без помощи метаповерхности с использованием катушки для тела как в передаче, так и в режиме приема. Среднее увеличение отношения сигнал/шум составило 11 раз, что соответствовало увеличению эффективности передачи в 3,3 раза.