نحوه ی عمل کرد کویل RF فرستنده در MRI

برای تحریک اسپین ها در MRI یک کویل RF باید میدان محرک متغیر B1 را با دو مشخصه ی زیر تولید کنید:

۱- B1 باید دارای مولفه هایی باشد که به فرکانس نزدیک به تشدید در حال چرخش است.

۲- B1 باید دارای مولفه هایی عمود بر میدان مغناطیسی استاتیک B0 داشته باشد.

ساده ترین شکل چنین کویل RF یک حلقه ی ساده است که در زاویه مناسب نسبت به میدان مغناطیسی استاتیک جهت گیری شده است. با تزریق یک جریان متغیر سینوسی به داخل این حلقه با فرکانس لارمور، یک میدان مغناطیسی نوسانی عمود بر میدان B0 تولید می شود. می توان آرایش های پیچیده تری از ساختار کویل هم متصور شد مانند دو حلقه ای (Helmholz) و یا چند حلقه ای (solenoid).

از آنجا که کویل های RF میدان نوسانی B1 را تنها در یک بعد تولید می کنند، کویل های مانند یک حلقه ی ساده یا Helmholz و یا Solenoid ها را پلاریزه شده خطی (Linearly polarized) می نامند.  اگرچه در نگاه اول واضح نیست اما این ساختار از کویل ها برای ‌MRI بسیار ناکارامد هستند و مقدار زیادی از توان ارسال شده را تلف می کنند.

برای درک بهتر ناکارامدی کویل های پلاریزه شده خطی تصویر زیر را مشاهده کنید. می توان دید که میدان B1 که با رنگ سبز مشخص شده است و با فرکانس تشدید w0 در حال نوسان است را می توان به دو زیرمیدان که در جهت های مخالف هم در حال دوران هستند تجزیه کرد که با رنگ آبی و قرمز نشان داده شده است. یک از این زیرمیدان ها (رنگ قرمز) در جهت و فرکانس لارمور اسپین ها چرخش می کنند در حالیکه زیرمیدان دیگر (آبی) در جهت و فرکانس معکوس (یعنی منفی w0) در حال چرخش است. تنها زیرمیدانی که با رنگ قرمز نشان داده شده است موثر خواهد بود و موجب تغییر در مغناطیس شدگی خالص می شود که مورد نیاز MRI است. زیرمیدان دیگر در MRI بی تاثیر است و تنها موجب ایجاد انرژی گرمایی ناخواسته در بافت می گرد.

تا سال ۱۹۸۰ استفاده از این نوع از کویل ها مرسوم بوده است اما از سال ۱۹۹۰ به بعد به طور گسترده ای با کویل های پلاریزه شده حلقوی (circularly polarized ) و یا مربعی (quadrature) جایگزین شده اند. امروزه استفاده از کویل های پلاریزه شده حلقوی به طور گسترده ای محدود به تصویرگری از حیوانات کوچک و کاربردهای طیف نگاری (Spectroscopy) شده اند.

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

این مطلب از مقاله ی زیر ترجمه شده است و مرجع تمام تصاویر استفاده شده در این نوشته لینک زیر می باشد:

http://mri-q.com/rf-transmit-coils.html