科普一下MR雙射頻技術(shù)的相關(guān)知識

在談?wù)撾p射頻技術(shù)之前，我們先來學(xué)習(xí)一個簡單的物理知識：電磁波在介質(zhì)中的傳播。

首先明確一個概念，電磁波具有波粒二象性，因而電磁波在空間中是以波的形式傳播的。

電磁波在真空中速度根據(jù)麥克斯韋方程組可以得到等于光速：3.0*10^8m/s，但一定記住這是在真空中的速度

由于波的性質(zhì)，電磁波在各種介質(zhì)中的傳播速度是不一樣的，傳播速度公式：

V=C/n=λ*f

C-真空中的光速3.0*10^8m/s

n-介質(zhì)的介電常數(shù)

回顧前面章節(jié)的學(xué)習(xí)我們可以知道，MR發(fā)射的RF射頻信號是有固定頻率的，而這個頻率與MR系統(tǒng)的磁場強度直接相關(guān)。我們可以把人體看成是水組成的，那么有了頻率，有了速度很簡單我們就能夠計算出來MR發(fā)射的射頻信號進入人體后電磁波的波長。不同磁場強度的系統(tǒng)電磁波在人體中的波長如下：

第二個概念：駐波

駐波 （standing wave） 頻率相同、傳輸方向相反的兩種波（不一定是電磁波），沿傳輸線形成的一種分布狀態(tài)。其中的一個波一般是另一個波的反射波。

在兩者電壓（或電流）相加的點出現(xiàn)波腹，在兩者電壓（或電流）相減的點形成波節(jié)。

在波形上，波節(jié)和波腹的位置始終是不變的，給人駐立不動的印象，所以稱作駐波。

當(dāng)駐波形成時，無論怎么看疊加波形的波腹和波節(jié)始終都在同一個位置，好像矗立不動了，說起來比較抽象，大家參考下面的動態(tài)圖自行理解。

對于MR信號來說首先RF射頻進入人體后，由于人體阻抗的不匹配形成反射，反射會以相同的頻率反向傳輸。

而對于一般低頻信號來說，由于波長很長，人體的截面與它相比所占比例很小，所以在人體范圍內(nèi)波動的起伏并不大。

但是當(dāng)頻率提高，波長減小，波長正好與人體寬度接近時，人體寬度范圍內(nèi)波形呈現(xiàn)波節(jié)與波腹的巨大差距。而且由于駐波，波腹與波節(jié)始終在同一位置。

參考各種磁場強度下射頻傳播波長，可以發(fā)現(xiàn)3.0T的系統(tǒng)波長是26cm，基本等于人體橫截面的寬度，因此在這種條件下，RF射頻信號很容易在人體中產(chǎn)生駐波。

而駐波導(dǎo)致的結(jié)果就是射頻在人體內(nèi)發(fā)生了不均勻，這種不均勻反映到最終的圖像上就會出現(xiàn)黑影區(qū)域，也就是介電偽影。

目前介電偽影一般出現(xiàn)在3T設(shè)備等高場系統(tǒng)上。明確了介電偽影產(chǎn)生的原理，那么我們就需要對其進行消除。

由于人體的截面肯定無法改變，射頻的波長也無法改變，射頻的速度也無法改變，所以單一射頻場無法解決介電偽影問題。那么用兩路射頻呢？因此雙射頻發(fā)射技術(shù)（MultiTransmit）應(yīng)運而生。

假設(shè)一路射頻1入射到人體中會產(chǎn)生相應(yīng)的駐波，既然駐波1的波節(jié)位置是固定的，那么我們使用另一路射頻2入射到人體，通過控制正好讓駐波2的波節(jié)位置發(fā)生在駐波1的波腹處，這樣射頻能量就會重新均勻。

雙射頻發(fā)射技術(shù)不是單純的發(fā)射2路信號，而需要針對每個被掃描人進行RF信號校準(zhǔn)，這個校準(zhǔn)也叫作

B1 shimming或者RF shimming。

從技術(shù)角度上來講，為了實現(xiàn)雙射頻技術(shù)，需要使用2套獨立的射頻發(fā)射鏈路，通過專用射頻輸入輸出控制模塊傳入體線圈QBC中進行2路可控射頻發(fā)射。

原本簡單的單路射頻機柜中增加一組射頻放大器，同時原來講過的將射頻能量分成0°90°相位差的Hybrid box變成了直接控制射頻的QIB模塊。原本使用一個Load就可以消耗掉的多余RF能量需要使用專用混合器（Circulator）進行消耗。