高温超导相控阵射频线圈研究

The advantages of high temperature superconducting RF coils in SNR of MR image has been confirmed, and has been gradually industrialization. However, current research is mostly limited to the single-channel coil, which can not solve the contradiction between the image SNR and FOV. Research on phased array coil made of high-temperature superconductor is little, and the study is limited to the YBCO film and the number of coils are limited to two. The advantage of the phased array coil does not come out. From this point of view , this project is going to study the Bi2223 superconductor based phased array coil. The goal of this study is that the number of the coil unit reaches the number of the phased-array coil made of the conventional copper conductor on the clinical, and promote the progress of the technology of high temperature superconducting RF coil,and lay the foundation for the clinical application of high-temperature superconductor RF coil.

高温超导射频线圈在提高磁共振图像信噪比方面的优越性已经得到证实，并已经逐步走向产业化。但是目前的研究大多局限于单通道线圈，无法解决图像信噪比与FOV之间的矛盾。对高温超导相控阵射频线圈的研究很少，研究仅限于YBCO薄膜，线圈的通道数也只有2个通道，相控阵线圈的优势基本发挥不出来。本项目将从这个角度出发展开研究工作，研究基于Bi2223超导线的相控阵射频线圈，研究目标是使线圈单元数达到临床上的常规铜导体相控阵线圈的规模，推动高温超导射频线圈技术的进步，为高温超导射频线圈能够更好的走向临床应用打下结实的基础。

信噪比是磁共振图像最重要的指标之一。高信噪比可以使得图像更清晰，分辨率更高，成像时间更短。高温超导体由于其突出的低损耗特性，使其在提高图像信噪比方面具体独特的优势。高温超导射频线圈在提高磁共振图像信噪比方面的优越性已经得到证实。目前研究主要是单通道高温超导射频线圈，包括使用Bi2223带材制作的线圈和YBCO薄膜制作的射频线圈。通常线圈的尺寸越小，线圈的灵敏度越高，但成像范围越小。相控阵线圈是将多个小线圈组成阵列，从而同时获得高信噪比和大的成像范围。本项目主要研究基于Bi2223高温超导体的相控阵线圈相关的技术。在实施过程中，首先研究了单通道高温超导射频线圈技术，包括线圈的远端匹配与调谐技术、低温技术、低噪声信号放大技术、高温超导线圈的预处理技术和焊接技术等。最终获得的线圈，测试结果表明线圈的空载Q值为2400，带载Q值为1702，空载Q值是常温铜线圈的7.74倍，带载Q值是常温铜线圈的5.8倍。成像结果表明高温超导线圈图像的信噪比是常温铜线圈图像信噪比的2.58倍。本设计的创新之处在于，将高温超导射频线圈首次设计为矩形单接收方式。这种结构的线圈非常适合手部、足部等部位的成像。在此基础上研制了两通道的高温超导相控阵射频线圈，线圈的边长为120mm，采用线圈部分重叠的方法解耦合，线圈的隔离度为-19dB，获得的图像信噪比很高且成像范围较大。另外在项目实施过程中还研究了平板射频发射技术、3D打印射频线圈制作技术、射频收发技术等，取得了一系列的研究成果。