Zobrazování magnetickou rezonancí pomocí nutačního kódování

Abstract

Solid-state magnetic resonance imaging faces numerous challenges, notably due to very short T2 relaxation times and broad spectral lines. Some of these obstacles can be overcome by employing gradients of the radiofrequency field B1 instead of static-field gradients-a relatively underexplored approach. This thesis presents the design, fabrica- tion, and experimental validation of RF coils with a linear B1 gradient. The manufac- tured coils are utilized for nutation-encoded imaging of nuclei with short T2. Our novel approach combines finite-element simulations to optimize coil geometry with 3D-printed templates for precise winding. The realized gradient was experimentally validated and compared against the simulations. The 1D imaging experiments of 19 F nuclei in a PTFE phantom demonstrate a significant resolution improvement over conventional techniques mostly because the method demands less stringent hardware precision and yields nar- rower resonance lines in the nutation dimension. On top of that the rf coils also remain compatible with magic-angle spinning.

Zobrazování pevných látek magnetickou rezonancí čelí řadě úskalí zejména kvůli krát- kým relaxačním dobám T2 a širokým spektrálním čarám. Některé překážky lze odstranit použitím gradientů radiofrekvenčního pole B1 místo gradientů statického pole, což před- stavuje relativně málo prozkoumanou oblast. Tato práce se věnuje návrhu, výrobě a expe- rimentálnímu ověření radiofrekvenčních cívek s lineárním průběhem B1. Zhotovené cívky jsou použity pro zobrazování nutačním kódováním jader s krátkou T2. Novým přístupem je kombinace numerických simulací, ve kterých byla optimalizována geometrie cívky, a 3D tisku šablony pro navinutí cívky. Dosažený gradient byl experimentálně ověřen a po- rovnán s výpočtem. Provedené experimenty 1D zobrazování 19 F jader PTFE fantomu v poskytují zásadní zlepšení rozlišení oproti konvenčním technikám, zejména protože nevy- žadují tak precizní aparaturu, přináší zúžení rezonančních čar v nutační dimenzi. Navíc rf cívky umožňují využití i při rotaci pod magickým úhlem.