核磁共振成像:更高效、更安静、更快

磁共振成像已成为医疗诊断的不可或缺的工具。使用超材料印刷电路板，其特性可以系统地调整 - 可以将测量灵敏度提高五倍。超材料也可以更快地扫描。Fraunhofer Digital Medicine Mevis和高频物理和雷达技术FHR的研究人员正在共同努力，使患者更令人愉悦的考试。

磁共振成像——短核磁共振成像允许医生对大脑、脊髓、内脏器官、肌肉和关节进行一层一层的成像和检查。这项技术利用了一个事实，即人体的某些细胞核可以被非常轻微地磁化。它甚至可以描绘器官的运动，比如心脏的跳动。但是，对于病人来说，成像可能会给人留下深刻的印象和启示，但这个过程往往是不愉快的——毕竟，它在无聊中吵得不可理得。

测量敏感性最多五倍

获得MRI很快就会对患者变得更加愉快。来自Fraunhofer机构的研究人员Mevis和FHR在Fraunhofer项目上工作成功地提高了MRI机器在某些情况下的敏感性多次。“如果MRI与放置在患者身体上的高频线圈，取决于问题，我们可以将动态提高到20％，”Fraunhofer FHR的团队领导者博士博士博士说。“如果使用安装在MRI机器中的线圈，则测量的信号甚至可以增加五倍。”对于医生来说，这意味着MRI图像上的结构可以辨别到更详细的细节。

研究小组通过将特殊的超材料圆盘放置在MRI扫描中要检查的身体部位，从而实现了这种灵敏度的极大提高。“这些超材料材料不是传统意义上的，但是电路板Bertuch说，有特殊的结构和轨道，可以设计具有有效性质的材料 - 包括不发生的材料，“Bertuch说。

而电磁场用于激发体内原子需要相当强烈，信号这些原子发送回来的MRI测量的基础 - 极弱。如果Metome材料轨道牢记这一点，它们可以最佳地专注于接收领域以提高测量灵敏度。

这里研究人员面临的一个挑战是反射信号具有相同的波长和频率作为激励信号。由于激励信号已经非常强烈，因此不希望提升其更多。为了避免这种障碍，研究人员设计了一种技巧：它们将非线性组件（如二极管）集成到超材料中。如果该字段强，则这些组件以这样的方式侦听磁盘的共振频率，即不会发生放大。相反，如果该字段较弱，则信号接收所需的增强。研究人员已经在Fraunhofer Mevis MRI机器中测量了各种超材料磁盘，并建立了它们的放大效果。这两个Fraunhofer机构提供了额外的测量设备 - 包括测量系统，使它们能够精确地评估环境磁场以及由于超材料磁盘的结果变化。

更安静，更快

任何曾经躺在核磁共振机器里的人都知道，不仅是狭小的空间，更重要的是噪音会给病人带来压力。要确定身体的哪个部位正在发送哪个信号，通常需要一个强度随位置变化的磁场——梯度场。可切换线圈动态地将该磁场覆盖在强永久磁场上，这导致巨响。“测量期间最响亮的噪音通常在记录图像时产生，”弗劳恩霍夫·莫维斯副主任MatthiasGünther教授说。“我们正在努力使用超材料来完全消除这种噪音来源。”

为此，涉及该项目的研究人员使用超材料阵列系统。来自各种车身区域的信号在阵列系统中打击不同的“像素”，因此它还用于本地化信号。第一个原型是由于在2021年春天完成，研究人员计划在以后的步骤中改进它。然而，考试不会完全沉默：目前没有任何关于磁场被切换以获得特殊图像信息的噪声，例如血流或扩散效果，但它可以比该噪声更安静成像产生的噪音。

如果可以消除额外的用于成像的额外磁场，则该过程也变得更快。“根据理论计算，我们的技术应该使我们能够更快地完成高达一千次千万次的扫描。只有在进行实验时，我们只有在实践中的速度都会知道，”Günther说。然后患者能够享受更快，更安静的考试。

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