مضخم هادئ للإشارة الضعيفة سريع
يلتقط ملف في جهاز الرنين المغناطيسي إشارة الراديو من ذرات الهيدروجين — تمامًا كما يلتقط الهوائي محطة راديو بعيدة. لكن الإشارة ضعيفة، وإذا كان المضخم نفسه يصدر ضوضاء، تصبح الصورة محببة. في المجالات المغناطيسية الضعيفة (الأرخص والأصغر حجمًا مقارنة بالمجالات القوية)، تكون هذه المضخمات نادرة ومكلفة.
جمع المهندسون مضخمًا من ترانزستورات ثنائية القطب العادية — تلك التي تكلف فلسًا وتباع في أي متجر إلكترونيات. صُممت الدائرة بحيث لا يضيف المضخم أي ضوضاء تقريبًا (أقل من 1.3 ديسيبل) وله مقاومة دخل منخفضة تبلغ 3 أوم. هذا مهم: الملفات في المصفوفة تتوقف عن "الصراخ" فوق بعضها البعض، ويسمع كل ملف الجزء الخاص به فقط من الجسم.
تم اختبار المضخم على ترددات 3 و21.2 ميغاهرتز وفي ماسح ضوئي حقيقي بمجال 0.5 تسلا. كانت الصور واضحة والإشارة قوية. مقارنة بمضخم تجاري لهذه الترددات، كان المضخم محلي الصنع أفضل من حيث الضوضاء وأرخص عدة مرات.
يفتح هذا النهج الطريق أمام أجهزة رنين مغناطيسي غير مكلفة للعيادات التي لا تملك أموالًا للمغناطيسات فائقة التوصيل. فالمجال الضعيف ليس أرخص فحسب، بل أكثر أمانًا للمرضى الذين لديهم غرسات.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.10225v1
Purpose: In magnetic resonance imaging (MRI), preamplifier decoupling is used to improve the signal-to-noise ratio of a multichannel receive coil array. In low-field and ultra-low-field MRI, low-noise amplifier (LNA) solutions with low input impedance (LII) are poorly represented and consist mostly of field-effect transistors. We propose a low-cost LNA based on a common-base circuit with bipolar transistors to achieve LII (<5 Ohm), a low noise figure (<1.3 dB), and high gain (>30 dB). Methods: The proposed LNA circuits were simulated, fabricated, and tested at frequencies of 3 MHz and 21.2 MHz. The decoupling capabilities of the proposed LNA were experimentally evaluated, and MR imaging was performed in a 0.5T MRI scanner alongside a comparative study with a commercial LNA. At 3 MHz, the LNA was evaluated by analyzing free induction decay signals. Results: Proposed LNA solutions demonstrate a low noise figure below 1.3 dB with an input impedance of 3 Ohm. It was also shown that the presented LNA circuit enables high SNR values in MR imaging. The developed amplifiers demonstrate superior performance compared to available commercial options within the selected HF band. Conclusion: Due to the availability and cost-effectiveness of the selected transistors, the proposed LNA circuit is highly suitable for low-field MRI applications.
عند 0.5 تسلا، يكون تردد إشارة الهيدروجين حوالي 21 ميغاهرتز، وهو قريب من نطاق الموجات القصيرة حيث تعمل محطات الراديو للهواة.