Los parches cilíndricos son una alternativa a la tecnología actual utilizada en las máquinas de resonancia magnética. Crédito:Navid Pourramzan Gandji.
¿Cómo se puede hacer que una máquina de resonancia magnética de alta frecuencia sea más precisa? Adoptando un enfoque de ingeniería eléctrica para crear un mejor campo magnético uniforme.
En un nuevo estudio publicado en Transacciones sobre teoría y técnicas de microondas , Los investigadores descubrieron que las sondas de radiofrecuencia con estructuras inspiradas en antenas de parche de microbanda aumentan la resolución de la resonancia magnética en máquinas de resonancia magnética de alta frecuencia. en comparación con las bobinas de superficie convencionales que se utilizan ahora.
"Cuando las frecuencias aumentan, las longitudes de onda se acortan, y tu campo magnético pierde uniformidad, "dice Elena Semouchkina, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Tecnológica de Michigan. "La uniformidad es importante para las imágenes de alta resolución, así que propusimos un nuevo enfoque para desarrollar estas sondas ".
Un diseño común, Sintonizado con óptica
Semouchkina explica que el tipo de antena que ves en la parte superior de un edificio no es exactamente lo mismo que se usa aquí, pero en vez, El diseño del equipo se inspiró en la antena de parche microstrip (MPA). El diseño es relativamente simple:las AMP están hechas de una pieza plana de metal conectada a tierra por una pieza de metal más grande. Son baratos simple y fácil de hacer, por eso se utilizan a menudo en telecomunicaciones.
Las resonancias magnéticas funcionan emitiendo pulsos de radiofrecuencia en un campo magnético a través de sondas con bobinas o estructuras similares a jaulas de pájaros. Luego se usa para crear una imagen.
Sondas de radiofrecuencia propuestas para crear un campo magnético homogéneo dentro de un maniquí en estudio:sonda de superficie de parche multi dieléctrico único (arriba a la izquierda), sonda de volumen compuesta por dos sondas de parche dieléctricas colocadas frente a frente (abajo a la izquierda), sonda de volumen compuesta por dos parches cilíndricos (arriba a la derecha) y parches con perfil de coseno (abajo a la derecha). Crédito:Navid P. Gandji
Pero esas bobinas convencionales tienen límites de frecuencia:demasiado altos y no pueden crear campos magnéticos uniformados al volumen que necesitan los investigadores.
Los MPA son una alternativa donde las ondas oscilan en la cavidad formada entre el parche y los electrodos del plano de tierra, que van acompañadas de corrientes en el electrodo de parche y, respectivamente, campos magnéticos oscilantes alrededor del parche, proporcionando un campo magnético uniforme y fuerte.
"Si bien la complejidad de las bobinas de las jaulas de pájaros aumenta con el aumento de la frecuencia de operación, Las sondas basadas en parches pueden proporcionar un rendimiento de calidad en el rango de microondas más alto sin dejar de tener una estructura relativamente simple, ", Dice Semouchkina. También mostraron pérdidas de radiación más pequeñas, haciéndolos competitivos con, y aun mejor, que las bobinas convencionales.
Máquinas de resonancia magnética de alta frecuencia y capas de invisibilidad
Debido al daño que las ondas de radio de alta frecuencia causan a los humanos, el estudio se limitó a las máquinas de alta frecuencia, no al tubo de metal que estamos acostumbrados a ver en hospitales y centros médicos. Los humanos solo pueden mantener fuerzas de hasta siete Teslas, pero se pueden utilizar campos ultra altos de hasta 21,1 Teslas en pruebas en modelos animales, y en muestras de tejido.
Semouchkina ya es conocida por su trabajo con capas de invisibilidad, que implican redirigir ondas electromagnéticas alrededor de un área para ocultar un objeto. "Usamos algunos de los mismos enfoques que desarrollamos en dispositivos de camuflaje aquí, como hacer la antena más pequeña, " ella dijo.
Este estudio se realizó con Navid P. Gandji y George Semouchkin de Michigan Tech, y Gangchea Lee, Thomas Neubereger y Micheal Lanagan de la Universidad Estatal de Pensilvania. El siguiente paso del equipo es seguir aplicando ingeniería eléctrica para modificar esas sondas para que funcionen mejor. y ampliar aún más las posibilidades de las máquinas de resonancia magnética de alta frecuencia y las imágenes que crean.
