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工程师解释超材料和 MRI 增强背后的科学

导读 近年来,超材料领域取得了长足的发展,展现出令人振奋的潜力,尤其是在推进磁共振成像 (MRI) 技术方面。由波士顿大学工程学院杰出教授兼...

近年来,超材料领域取得了长足的发展,展现出令人振奋的潜力,尤其是在推进磁共振成像 (MRI) 技术方面。由波士顿大学工程学院杰出教授兼波士顿大学光子学中心教授张欣博士领导的三项新研究突出了该领域的光明前景。

这些研究是与波士顿大学 Chobanian & Avedisian 医学院放射学教授 Stephan Anderson 博士合作进行的,发表在《先进科学》、《先进材料》和《科学进展》上,展示了增强所有患者 MRI 体验的创新方法。

从将超材料与计算机辅助刺绣技术相结合,到使用同轴电缆开发可适应 3D 弯曲身体轮廓的无线轻型线圈,每篇论文都提供了自己独特的策略。在这篇问答中,张博士讨论了她的工作如何通过融合舒适性、精确性和可负担性来塑造 MRI 技术的未来。

什么是超材料? 《先进科学》、《先进材料》和《科学进展》杂志上讨论的研究成果如何表明它们可以增强 MRI 技术?

超材料由多个亚波长级精确设计的结构组装而成,已成为一种强大的工具,可通过操纵传播波的振幅、相位和偏振来调整材料的有效特性。这些材料已得到广泛应用,包括隐形装置、完美吸收器、无线电力传输和高灵敏度传感。

超材料由于其独特的电磁场限制和增强能力,为以无线和经济高效的方式提升 MRI 成像性能提供了新的视角。

简单来说,超材料由具有电磁谐振器的单元阵列组成,这些单元的耦合产生协同作用和集体谐振模式。在 MRI 的背景下,这种协同作用最终导致 MRI 的信噪比 (SNR) 大幅增加,从而显著提高 MRI 的性能。

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