RF shielding optimization for non planar surfaces in interventional mri

Abstract

Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG), iyonize radyasyon içermemesi sebebiyle girişimsel kardiyo vasküler prosedürleri için potansiyel bir adaydır. Halihazırdaki aygıtların tasarımı mekanik ve elektriksel sınırlar ve emniyet gerekliliklerinden dolayı zorlu hale gelmiştir. Radyo Frekans (RF) alıcı anten ile uzun iletim hatları içeren ve aktif görüntüleme amacıyla kullanılan girişimsel MRG cihazları, RF kaynaklı ısınma eğilimindedirler. Bu nedenle, metalik iletim hattı içermeyen alternatif teknolojiler; örneğin, akusto-optik iletim hatları geliştirilmiştir. Akusto-optik iletim hatlarında kullanılan ultrasonik dönüştürücüler elektrik alanı değişikliklerinden etkilenerek gürültüye sebep olabilmektedirler. Bu çalışma, gürültüyü oluşturan faktörleri yok etmek ve yüksek hassasiyette sinyal iletimi sağlamak için, planar olmayan yüzeyler üzerinde bir RF kalkanı geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu amaçla, RF alici anten ve optik fiberle bütünleşik bir ultrasonik dönüştürücüyü içeren MRG uyumlu sinyal iletim hattı için tasarlanmış kompakt bir RF kalkanı tasarlanmış ve üretilmiştir. Aynı zamanda, elektromanyetik alan ile etkileşiminden koruma amacıyla farklı materyaller kullanılarak, ultrasonik dönüştürücü üzerinde MRG cihazının elektrik alanından dolayı oluşan gürültünün giderilmesi amaçlanmıştır. RF koruma etkinliği CST programında test edilmiş ve ölçümler ASTM F2182 standardında belirtildiği şekilde hazırlanan jelleştirilmiş fantom içerisinde gerçekleştirilmiştir. Farklı materyaller ve hazırlanan antenlerin RF performansları vektör network analizör ile değerlendirilmiştir. Saf bakır materyali ile karşılaştırıldığında benzer davranışı göstermesi sebebiyle MRG uyumlu bakır tozu-epoksi karışımı ve iletken gümüşün, RF koruma için elverişli olduğu gösterilmiştir.

Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a potential candidate for interventional cardiovascular procedures since it is ionizing radiation-free and thus safe for human use. However current devices suffer from mechanical and electrical constraints and face with safety issues. Interventional MRI devices incorporate RF receiver antenna and long transmission lines for active visualization purpose are prone to RF induced heating. Therefore, alternative non-metallic transmission line technologies such as acousto-optic transmission line has been developed. The ultrasonic transducers used in acousto-optic transmission lines can couple with local E-field changes during MRI scan and generate noise. This work aims to develop RF shielding coating methodology on non-planar surface to achieve the highest sensitivity for signal transmission by eliminating , noise generating factors. For this purpose, a compact housing design was constructed for the piezoelectric transducer that is coupled with an optical transmission line and a radio frequency solenoid coil. Also, the cross-talk between the ultrasound transducer and Magnetic Resonance Imaging scanner's electric field aimed to be removed using different shielding materials. Shielding effectiveness simulations were performed by using CST software and measurements were performed within a gelled phantom as described in the ASTM F2182 standard. RF performances of the antennas and different shielding materials were measured using a vector network analyzer in terms of the scattering parameters. Network analyzer results demonstrated that MRI compatible copper powder-epoxy combination and conductive silver ink are feasible RF shielding materials because they show similar behavior compare to pure copper material.