Transmit-mode switching system for B1+ inhomogeneity mitigation at non-pTx 7T-MRI

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03601
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Urayama Shin-ichi 京都大学, 医学研究科, 研究員 (10270729)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤坂 太 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (00883224) ; 福永 雅喜 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 准教授 (40330047) ; 松橋 眞生 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (40456885)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超高磁場MRI / B1不均一 / 送信コイル / RF-mode-switching / head coil

Outline of Final Research Achievements

In order to solve the problem of non-uniformity of transmit wave intensity in ultra-high field MRI, where the magnetic field intensity is several times higher than that of clinical MRI, we designed and developed a dedicated RF coil system based on a new concept called "RF mode switching" instead of using a parallel transmit system, which is very expensive and technically difficult, and conducted evaluation experiments.
The system consists of a Tx switch, a Butler matrix, and a transmitting coil. Based on the TTL signal output from the MRI system, the transmitting wave mode was switched between CP (Circular Polarization) mode and gradient mode for each TR. This system was applied to finger-printing imaging, and it was confirmed that the transmission wave non-uniformity was mitigated.

Free Research Field

MRI物理・工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究でターゲットした7T-MRIを始めとする超高磁場MRIにおいては、その高い信号ノイズ比のため、基礎研究のみならず臨床に於いてもその重要性は増しており、2024年には遂に日本国内でも薬事承認を受けるに至った。しかしながら、B1不均一問題に関しては未だに大きな進歩は見られず、高価なpTxシステムを導入しても、現状、日常の使用は困難が伴う。本研究ではRFモードスイッチング技術を用いて、pTxよりもはるかに安価なシステムによりB1不均一の低減出来ることを示すことができた。まだ将来的には様々な改良や応用の余地もあり、本研究成果の学術的にも社会的にも意義は大きいと考えている。