Bobinas y Antenas
TM. Alejandro Cerda E.
Bobinas y Antenas receptoras Recogen la señal emitida por los tejidos o La información sobre la ubicación de los voxels esta contenida en la misma misma RF. o
Bobinas y Antenas receptoras
Cuando la antena capta la señal, en ella el la concurren señales de relajación rel ajación procedentes de todos los núcleos del plano de corte. o
La señal puede ser captada en distintos sentidos y orientaciones con respecto al plano de corte. o
Si la distancia de donde se genera hasta donde se recibe es grande entonces onuestra capacidad de recepción disminuye o
Posteriormente
la imagen es reconstruida mediante un proceso matemático ( doble transformada de Fourier )
RF
señal binaria
contraste
Bobinas RF Consta
de uno o más bucles de hilo conductor, alrededor del núcleo de la bobina. Con un condensador en paralelo. La inductancia de la antena, y la capacitancia forman un circuito resonante, que se ajusta para obtener la frecuencia de resonancia deseada.
Se
utilizan para crear un campo magnético o para detectar un campo magnético cambiante por voltaje inducido en el cable. Capacitancia (C )
capacidad de almacenamiento de una carga eléctrica. Inductancia ( L) campo magnético que crea una corriente eléctrica al pasar por una bobina.
1
ν
= 2 π √
LC
Bobinas RF
Una
bobina es un inductor grande con una longitud de onda definida La frecuencia de la bobina, está definida por la constante de Larmor
β o Omega o frecuencia precesional
Gamma o Razón giromagnética
Potencia del campo magnético externo
Después
de Gz, comienza la relajación de los
núcleos. durante la relajación se obtiene en la antena receptora una señal eléctrica
La
corriente inducida en la antena es del orden de los micro voltios
Esta
señal debe ser amplificada convertida en una audiofrecuencia del orden de los kHz
Esta
señal recogida es analógica, debemos entonces digitalizarla .
Bandwidth (BW)
Nosotros
podemos entonces modular las señales a través de un ancho de banda determinado por el “Bandwidth”(BW) El
espectro de frecuencia de interés, es del orden de 10 kHz, que es una banda muy estrecha, teniendo en cuenta que la frecuencia central es de cerca de 100 MHz.
Bandwidth (BW) Junto
a las gradientes definen el FOV. A > pendiente de la gradiente > BW. A< pendiente de la gradiente un BW mas estrecho. A < BW se debe aumentar el tiempo de adquisición. Cuanto < se el BW, mejor será la relación señal ruido.
Factores
que influyen en la calidad de una antena SNR Factor
Q ( Quality) Sensibilidad de la antena Homogeneidad de la antena Clasificación de antenas Rango efectivo
Relación Señal/Ruido (S/R). BW
define que frecuencias serán, admitidas por el receptor y representadas en la imagen. Pero aparte de estas frecuencias recepcionadas (señal), existen frecuencias aleatorias (ruido), que no entregan información del Vóxel codificado, y que esta en intima relación con el rango de frecuencias admitidas por el BW seleccionado.
S/R f( 1 /
BW )
SNR Define
la habilidad del observador para distinguir entre distintas estructuras en una imagen
Ruido Componentes
de la señal producidos aleatoriamente por corrientes que fluctúan en una antena receptora y la muestra
A CM
ruido
antena
A CM
ruido
muestra
Señal/Ruido v/s tamaño de antena
Factor Q Parámetro
de calidad Mide la sensibilidad de la bobina Determinar el tipo de señal recibida y emitida por la bobina.
Factor Q
Cuanto < sea la señal, > deberá ser el factor Q de la antena
Sensibilidad de la antena Definido
por las señales mas pequeñas, que la antena es capaz de capturar. La sensibilidad no es uniforme en la antena Es > en la zonas cercanas a la antena
Homogeneidad de la antena
Las
ondas EM decrece hasta desaparecer, al aumentar la distancia. Los campos magnéticos generados por las RF no son homogéneos.
La
homogeneidad, tiene directa relación con la geometría de la antena, y afecta directamente la calidad de la imagen
Rango efectivo Es
el área de la antena, que transmite transmite y/o recibe RF. Po lo general el volumen mas efectivo, es el que posee la < SNR. Por ejemplo la antena del magneto es la mas efectiva en volumen, pero con el SNR mas baja.
Clasificación En Se
función de la Señal
pueden agrupar en tres tre s categorías
Receptoras Emisoras Emisoras y receptoras
Receptoras Solo
captan la señal que genera la muestra El pulso de RF lo genera otra antena que generalmente excita un área mas grande Poseen un campo de medición mas bien pequeño
Están
diseñadas para optimizar la SNR en una región determinada del cuerpo
Bobinas transceptoras
Son
bobinas transmisoras y receptoras de RF requiere un circuito de conmutación , para cambiar entre los dos modos
Antena
madre (body coil) - bobina que emite RF y recibe esta incorporada al equipo. Permite
reducir la absorción de energía de RF (SAR)
TxRx
Head Knee coil ( CP Extremity) Heart/Liver Body coil
Bobinas emisoras Antena
que da origen al campo B1 Es un generador de RF
Clasificación en función de su forma o
Se pueden agrupar en dos categorías
Envolvente o de volumen (rodea total o parcialmente al paciente) Antena de superficie (cubren volumen menor, generalmente son flexibles)
Antenas de Superficie
Solamente
captan radiofrecuencia
Flexibles
y rígidas Buena definición
Campo
de visión es mucho más reducido y superficial que las de cuadratura
Intensidad
decreciente
Las
antenas de diámetro pequeño obtiene una mejor señal con una mejor relación SR que una antena de diámetro >. sensibilidad en función del volumen es <
Tipo de lectura lineal El campo magnético predominantemente tiene una sola dirección
Perfil
de sensibilidad
Bobinas Flexibles CP
Flex Small CP Flex Largue CP Loop Small CP Loop Large Endocoil
Son
estrictamente receptoras Son flexibles
Se
posicionan sobre la estructura a estudiar Se utilizan para estructuras anatómicas más bien pequeñas
Ventajas Ruido
detectado en un pequeño volumen Gran
intensidad de señal en la vecindad de la antena Insensible
a los movimientos del paciente fuera del FOV seleccionado Reduce
Aliasing
Desventajas FOV
pequeños
Aumenta Señal No
el tiempo de adquisición
inhomogénea de los tejidos
siempre la posición es confortable
Antenas Phase Array Introducidas
Las
por Roemer en 1990
bobinas array constan de una combinación de varios elementos de pequeña superficie, que captan la señal simultáneamente y por separado, cada uno de los cuales incluye un canal de recepción.
Una
bobina array consta de una combinación de varios elementos de recepción de señal, de pequeña superficie
Antenas de volumen
Perfil
de sensibilidad
Las
imágenes RM de los diferentes elementos de bobina , se combinan en una sola imagen general FOV de mayor tamaño > relación SR
>
sensibilidad , > relación SR , > resolución a > n de canales involucrados en la adquisición °
32
3
canales
Tesla
7
Tesla
Antenas array CP
Head Array
Shoulder Breast High
Array
Array
Resolution Knee
Double
loop Array
Las
imágenes RM de los diferentes elementos de bobina se combinan en una sola imagen general FOV de mayor tamaño
Antenas Matrix Matrix
Tim ( Total imaging matrix ) son bobinas array, en el que varios elementos se combinan en grupos (anillos, grupos) Permite
FOV de hasta 205 cm
La
calidad de imagen, esta determinado por el numero de elementos de bobina y por el numero de canales de RF.
Entrega
una alta relación SR
Asociados
a canales de recepción RF independientes
En
función del numero máximo de elementos de bobina y canales de recepción. Podemos tener distintas configuraciones de TIM
En
función de la configuración de matrices podemos seleccionar
Modo
CP ( polarizado circularmente ) SR máxima 1 canal de RF por grupo
Modo
dual Incluye información adicional para aumentar la señal en el centro de la imagen Factor PAT hasta 2 2 canales de RF por grupo Modo
triple Incluye información adicional para aumentar la señal en los márgenes de la imagen Factor PAT hasta 3 3 canales de RF por grupo
Head
Matrix Spine Matrix Breast Matrix Neck Matrix Body Matrix PA Matrix
Endocoil
Permite
FOV mas pequeños Mejora resolución espacial
Clasificación en función de su lectura Se pueden agrupar en dos categorías
o
De
polarización lineal De polarización circular
Antenas de Superficie
Tipo de lectura lineal
un sentido
Campo
de visión es mucho más reducido y superficial que las de cuadratura
Se
utilizan para estructuras más pequeñas
Antenas de Cuadratura Características Rígidas Mayor
penetración
Intensidad homogénea Estudios
extensos
Lectura
Ortogonal Captan tanto señales perpendiculares como en otras orientaciones respecto a la antena
Generalmente
envuelven la estructura y entregan una mayor cantidad de señales Relación
Señal/Ruido optima
Antenas de Sinergia Conjuntos
de antenas de superficie o cuadratura independientes con señales propias que trabajan en conjunto para obtener imágenes con más señal y menos ruido
Mejor definición
mayor señal en menos tiempo
Asociado
a combinación de varios steps
Adquisiciones
en
paralelo
La
señal es recibida, por distintos elementos de antena ,que poseen distintos perfiles de sensibilidad
Bobinas Parámetro Antenas
de calidad de un equipo de RM
receptoras Número de canales Posibilidad de combinación de antenas que posee un equipo obtener una mejor señal Potencia del gradiente Bobinas de corte o velocidad de las secuencias o espesores de corte Bobina de codificación de lectura y fase resolución espacial Ancho de banda Antenas de cuadratura
