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为何医疗MRI设备依赖于无磁连接器?
来源:Arrow 发布:2023/06/25 浏览量:283

近年来,磁共振成像(MRI)技术的发展开启了医疗影像学的新时代。目前,磁共振成像已经广泛应用在针对骨骼、关节、血管、神经等组织的扫描诊断中,随着人工智能(AI)辅助医疗技术的飞速突破,磁共振成像的应用将得到快速发展。因此磁共振成像设备的市场规模预计在短期内保持持续增长的趋势。

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近年来,磁共振成像(MRI)技术的发展开启了医疗影像学的新时代。目前,磁共振成像已经广泛应用在针对骨骼、关节、血管、神经等组织的扫描诊断中,随着人工智能(AI)辅助医疗技术的飞速突破,磁共振成像的应用将得到快速发展。因此磁共振成像设备的市场规模预计在短期内保持持续增长的趋势。
 
人们越来越关注开发更先进的MRI技术,以服务于现有应用并实现新的用例。MRI的进步集中在提高MRI扫描的分辨率和提高MRI机器的磁场强度上。
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目前,正在进行研究开发更高的磁场强度MRI设备,机器的磁场强度将从今天的1.5到3特斯拉MRI增加到7特斯拉甚至超过10特斯拉。这两种增强的磁场都取决于非磁性RF连接器的质量,该连接器用于携带RF脉冲,并感应通过磁场重新排列质子返回的微弱信号。与以前的MRI技术相比,更高分辨率和更高功率的MRI需要更多、更密集的RF互连,这在设计、制造和维护MRI机器方面带来了新的设计挑战。

 

本文致力于使MRI制造商和行业专业人士了解MRI技术的相关趋势,以及这些趋势如何影响MRI机器中RF互连的使用。本文还将涉及非传统MRI应用的使用以及植入式医疗设备对非磁性RF互连日益增长的需求。   
 

MRI设备的互连障碍

 

目前的MRI机器使用许多RF连接器、触点和电缆来发送和接收用于对患者成像的脉冲RF信号。如果这些连接器、触点或线圈含有任何铁磁材料,患者的磁场响应都可能发生变化。信号的任何改变都会降低MRI的准确性。因此,MRI机器现在通常由非磁性RF零件制造,以确保不会产生磁响应。
 
尽管使用非磁性RF连接器可以实现更高分辨率的MRI,但MRI的新进展正在导致除了非磁性连接器之外的额外RF互连挑战。为了进一步提高MRI扫描仪的分辨率和信噪比(SNR),使用了高得多的磁场强度。为了利用更高的空间分辨率技术,RF接收器和RF路径也必须引入尽可能小的损耗和失真。此外,人们对使用磁场探针阵列而不是传统表面线圈的不同MRI探针类型进行了新的研究。这些新型的磁探针可以导致更高分辨率,但也需要更多的RF互连和信号处理电路。
 
更密集的射频互连意味着,除了常用的非磁性射频电缆组件外,还可能更需要板载发射、端载发射和成组的板对板射频连接器。与标准RF互连相比,大多数提供供应商对非磁性RF解决方案的选择相对有限,MRI制造商在降低MRI设计的尺寸和复杂性方面的选择往往有限。Cinch公司的Image 射频连接器并非如此,该公司拥有业内最广泛的非磁性射频连接器产品组合。

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非磁性射频互连在医疗应用中的应用

 

RF互连在尺寸、频率、功率处理和插入损耗方面存在权衡。通常,较小的RF连接器能够传输更高的频率,但代价是较低的最大功率和增加的插入损耗。可以使用特殊的设计技术和材料来减轻使用较小RF互连的插入损耗,从而实现更小的RF连接。虽然不是每个供应商都能普遍提供,但MRI使用的非磁性RF连接器类型有一系列,主要是N型、SMA、BNC、SMB、SMC、MCX、MMCX、SMP、SMPM和2.92 mm。使用的连接器类型取决于频率、信号功率、连接点的几何形状、插入损耗考虑因素和安装动态。

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这些类型的连接器也有一系列配置,包括末端发射、直角、直式、隔板和表面安装插座。特定连接中使用的连接器配置取决于该连接的几何要求以及电缆或板连接器的安装方式。随着MRI中RF探头或磁线圈数量的增加,更多的板装RF连接器可能会减少安装空间。患者容纳区域的物理尺寸和MRI机器的总体尺寸相对有限,需要超导磁体和MRI探针尽可能靠近患者。使用更小、配置智能的板载非磁性射频连接器可以开发出更紧凑的MRI机器。

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典型的RF连接器是螺纹体,需要精确的扭矩值,因此需要扭矩扳手才能正确安装。而卡扣式、推入式或盲配式连接器被设计成通过仅仅用足够的力压在一起来实现安全的机械和电气连接。盲配合连接器在配合过程中也表现出对错位的抵抗力,并且根据连接器的设计,可能包括复杂的自对准特征。这在组装、安装和维护过程中至关重要。

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人们对将MRI用于更多应用也越来越感兴趣,包括心脏成像和磁共振血管造影术(MRA)。尽管具有铁磁性材料的传统植入物,如支架或起搏器,将使这些患者无法使用MRI机器,但越来越多的可植入医疗设备有意使用非磁性部件,以实现更高分辨率的MRI扫描,而不是典型的CT或SPECT扫描。还有一种趋势是使用无线连接而不是有线连接来访问、控制和监测植入的医疗电子设备的功能。对于使用无线技术与MRI兼容的植入医疗设备,它们需要非磁性RF互连。随着这些领域和应用的发展,非磁性RF互连与植入式医疗电子设备的使用可能会增加。

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最后,在MRI机器的设计、生产和整个使用寿命期间,使用具有各种非磁性RF连接器的值得信赖的供应商也可能是有益的。与可能具有磁性杂质、存在可靠性问题或难以采购的低质量连接器相比,使用高质量的射频连接器的性能更好的MRI机器具有更高的可靠性和更低的生产成本。为了确保Cinch的客户获得尽可能高质量和最低Mμ的连接器,Johnson品牌非磁性RF互连对部件和组件进行严格的筛选,并提供了种类最多的非磁MRI互连解决方案。
 
有关产品详情请访问:belfuse.com/cinch  Image
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