Investigación

 

Performance of a petal resonator surface (PERES) coil via equivalent circuit simulation

 

A.O. Rodríguez*, S.E. Solís, M.A. López**, M.C. Mantaras*** y S.S. Hidalgo

 

* Centro de Investigación en Imagenología e Instrumentación Médica, Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa, Av. San Rafael Atlixco 186, Col. La Vicentina, México, D.F., 09340. México, Telephone/Fax No.: + (5255) 8502–4569

** Sir Peter Mansfield Magnetic Resonance Centre, School of Physics and Astronomy, The University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, England.

 

* Corresponding author:
e–mail: arog@xanum.uam.mx

** Present address: NMR Group,
Experimentelle Physik, Universitat Wurzburg,
Am Hubland 97074 Wurzburg, Germany.

*** Present address: Departamento de Bioingeniería,
Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Entre Ríos,
Oro Verde, Parana 3100, Argentina.

Present address: Imaging Research Laboratories,
Robarts Imaging Institute, 100 Perth Drive,
London NG6 5K8, Canada.

Recibido el 9 de febrero de 2005
Aceptado el 9 de agosto de 2006

 

Abstract

MRI coil parameters can be estimated via simulation using an equivalent RLC circuit to investigate coil performance. The Spice Opus simulator was used to simulate the loss return coefficients of a circular–shaped coil and a petal resonator surface (PERES) coil via equivalent (RLC) circuit. Simulated coefficient spectra were obtained and compared with experimentally–acquired spectra generated by both coils. From these spectra, resonant modes and quality factors of both coil prototypes were computed at 64 MHz and compared. Impedance and resonant frequency of the 8 petal–PERES coil design were computed and compared against those obtained with the circuit simulation. PERES coil design produced an impedance value of 54 Ω, and an experimental resonant frequency differing by less than 1% from that predicted by the circuit simulator. The quality factor of the coil prototype differs by only 8% from that obtained with the simulation method. Due to construction imperfections in the coil design, it showed a drop of 8.84 dB in attenuation compared with the simulation results obtained with the aid of an equivalent circuit. This scheme may serve as an alternative to the trial–and–error method usually used to develop dedicated RF coils for magnetic resonance imaging.

Keywords: Magnetic resonance imaging; RF coil; simulation; equivalent circuit; quality factor; resonator coil; RLC.

 

Resumen

Los parámetros de una antena de IRM pueden ser estimados empleando un circuito equivalente RLC para estudiar su desempeño. Se empleó el simulador de circuitos Spice Opus para determinar los coeficientes de retorno por pérdida de una antena circular y la antena PERES haciendo uso de un circuito equivalente RLC. Se obtuvieron espectros de manera experimental y simulada de ambos prototipos de antenas, para propósitos de comparación. A partir de estos espectros se calcularon y compararon los modos de resonancia y los factores de calidad para una frecuencia de 64 MHz. Se calcularon la impedancia y la frecuencia de resonancia de una antena PERES con 8 pétalos, y se compararon con los datos obtenidos con la simulación. La antena PERES tiene una impedancia de 54 Ω y una frecuencia de resonancia que difiere en menos del 1% de la obtenida con la simulación. El factor de calidad del prototipo difiere únicamente en 8% del obtenido con el método de simulación. Debido a las imperfeciones resultantes de la construcción, el factor de calidad de la antena muestra una caída de 8.84 dB en la atenuación comparada con el valor obtenido con el circuito equivalente. El enfoque presentado puede convertirse en una alternativa al método de ensayo y error usualmente empleando para desarrollar antenas de RF para imagenología por resonancia magnética.

Descriptores: Imagenología por resonancia magnética; antenas RF; simulación; circuito equivalente; factor de calidad; antena resonador; RLC.

 

PACS: 87.61.–c; 87.61.Ff; 84.32.Hh

 

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Acknowledgments

S.S. Hidalgo, S.E. Solís, and M.A. López would like to thank the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONA–CyT) for graduate scholarships. We thank Ana Luisa Pérez Munguía for her assistance during this project. Support from Innovamedica is greatefully acknowledged.

 

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