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Simulation and Prototyping of an X-Nuclei MR Coil

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标签: NMR

NMR

核磁共振

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成像

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Multi-nuclei  imaging  (X-nuclei  Magnetic  Resonance  Imaging  (MRI))  applications  based  on  different  nuclei  such  as  carbon  13C,  fluorine  19F,  sodium  23Na  or  phosphor  31P,  offers  a  wide-range  of  methods  for  studies  of  e.g.  metabolic  processes  or  non-1H  contrast  agents.  For  this  purpose,  Radio  Frequency  (RF)  coils  with  their  resonance  frequency  adjusted  to  the  different  Larmor  frequencies  of  the  corresponding  nuclei  are  required.  In  this  thesis,  a  new  approach  of  a  X-nuclei  receive  chain  (incorporating  the  RF  coil  and  the  Low  Noise  Amplifier  (LNA),  respectively)  is  introduced.  Therefore,  a  new  simulation-based  Magnetic  Resonance  (MR)  coil  design  flow  is  introduced  in  this  thesis  as  a  basis  for  defining  the  requirements  for  the  new  X-nuclei  receive  chain.  This  design  flow  takes  the  entire  MR  imaging  process  into  account  and  is  validated  using  a  manufactured  prototype  coil,  whose  Signal  to  Noise  Ratio  (SNR)  performance  was  optimized  based  on  the  presented  design  flow,  by  comparing  the  coil’s  measured  performance  against  the  simulated  results.  Due  to  safety  aspects,  custom  built  coils  can  not  be  connected  plug  and  play  on  a  clinical  MR  system.  To  get  around  these  limitations,  a  vendor  independent  receive-only  system,  which  operates  in  parallel  to  an  clinical  MRI  system  (host  system)  is  introduced.  Comparing  the  afore  mentioned  simulation  with  corresponding  measured  results,  the  mean  μ  and  the  standard  deviation  σ  of  the  relative  error  between  the  simulated  and  measured  coil  sensitivity  pattern  was  found  to  be  μ  =  1.79  %  and  σ  =  3.15  %,  whereas  the  deviation  between  the  simulated  and  measured  voxel  SNR  was  found  to  be  less  than  4  %.  This  validates  the  proposed  simulations-based  design  flow,  since  the  simulations  are  in  good  accordance  with  the  measured  results.

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