KR100671082B1

KR100671082B1 - 페이즈드 어레이 코일, 수신 신호 처리 회로 및 자기 공명 촬영 장치

Info

Publication number: KR100671082B1
Application number: KR1019990017786A
Authority: KR
Inventors: 나베타니아키라
Original assignee: 지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2007-01-17
Also published as: CN1236895A; JPH11318851A; CN1149403C; US6097186A; JP3727469B2; KR19990088363A; EP0959364A3; EP0959364A2

Abstract

높은 균일성 감도 영역을 갖는 페이즈드 어레이 코일(phased-array coil)을 제공하기 위하여, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(10a, 10b)로 구성된 대향 코일 세트(10)와, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(20a, 20b)로 구성된 대향 코일 세트(20)와, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(30a, 30b)로 구성된 대향 코일 세트(30)와, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(40a, 40b)로 구성된 대향 코일 세트(40)가 가상 실린더(imaginary cylinder)의 중심 축 J 주변에 45°의 각도 간격으로 배치되며, 각각의 코일은 전체적으로 실린더 모양으로 조립되도록, 인접 코일과 코일 표면 면적의 약 10% 씩 서로 중첩된다.

Description

페이즈드 어레이 코일, 수신 신호 처리 회로 및 자기 공명 촬영 장치{PHASED-ARRAY COIL, RECEIVE SIGNAL PROCESSING CIRCUIT, AND MRI APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일에 대한 개략 사시도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일에서 대향 코일 세트의 배열을 예시하는 설명도,

도 3은 대향하는 홈통 형상 코일 간의 접속 방법을 예시하는 사시도,

도 4는 홈통 형상 코일의 코일 중심에서 코일 표면에 대해 수직 방향으로 거리에 대비하여 그려진 코일 감도에 대한 특성 곡선을 도시한 도면,

도 5는 대향하는 홈통 형상 코일 간의 또 따른 접속 방법을 예시하는 사시도,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일에서 수신된 수신 신호를 처리하는 수신 신호 처리 회로의 블럭도,

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수신 신호 처리 회로의 블럭도,

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수신 신호 처리 회로의 블럭도,

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수신 신호 처리 회로의 블럭도,

도 10은 도 2와 유사하고, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 타원 실린더형 페이즈드 어레이 코일에 대한 설명도,

도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 선형 페이즈드 어레이 코일의 개략적 사시도,

도 12는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 MRI 장치의 구성에 대한 블럭도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 20, 30, 40 : 대향 코일 세트

10a, 10b, 20a, 20b, 30a, 30b, 40a, 40b : 홈통 형상 코일

80 : MRI 장치

100 : 원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일

200 : 타원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일

300 : 선형 페이즈드 어레이 코일

1000, 2000, 3000, 5000 : 수신 신호 처리 회로

본 발명은 페이즈드 어레이 코일(phased-array coil) 및 수신 신호 처리 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 높은 균일성의 감도 영역(highly homogeneous sensitivity region)을 갖는 페이즈드 어레이 코일 및 그러한 페이즈드 어레이 코일에서 수신된 수신 신호를 적절히 처리할 수 있는 수신 신호 처리 회로에 관한 것이다.

일본 특허 출원의 국내 공고 제 2-500175호(대응 미국 특허 제 4,825,162 호)에서는 첨부된 도 4에 있는 종래의 자기 공명 촬영(magnetic resonance imaging; MRI) 장치에서 사용하기 위한 페이즈드 어레이 코일의 한 예를 개시한다. 그러한 종래의 페이즈드 어레이 코일은 코일 축 방향으로 코일 감도 특성의 균일성이 떨어진다. 이것은, 균일한 감도 영역을 필요로 하는 머리와 복부 부분의 화상의 촬영시에 단점을 제공한다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 균일성 감도 영역을 갖는 페이즈드 어레이 코일 및 그러한 페이즈드 어레이 코일에서 수신된 수신 신호를 적절히 처리할 수 있는 수신 신호 처리 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 특징에 따라서, 4개의 대향 코일 세트를 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공되는데, 각각의 코일 세트는 한 쌍의 홈통 형상 코일로 구성되고, 상기 홈통 형상 코일의 오목한 면은 서로 대향하며 코일 표면은 인접한 코일 표면과 코일 표면 면적의 약 10% 만큼 중첩되고, 상기 홈통 형상 코일은 전체적으로 실린더 모양으로 조립되도록, 가상 실린더의 중심 축 주위에 45°의 각도 간격으로 배치된다.

제 1 특징의 페이즈드 어레이 코일은 대향하는 한쌍의 홈통 형상 코일 사이의 공간 영역의 양측에 코일이 있기 때문에, 한 측면에만 배치된 코일을 갖는 페이즈드 어레이 코일(종래의 페이즈드 어레이 코일의 전형)보다 개선된 감도 균일성을 갖는다. 더욱이, 대향 코일 세트는 코일 표면이 중첩하기 때문에 다른 세 코일 세트들 중 인접한 두 코일 세트들과 서로 상호작용하지 않고, 코일 세트들이 서로 기하학적으로 직교하기 때문에 나머지 하나의 코일 세트와도 상호작용하지 않는다. 그러므로, S/N 비가 높다. 따라서, 높은 감도 균일성 및 높은 S/N 비를 갖는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다.

본 발명의 제 2 특징에 따라서, 제 1 특징에 관해 설명된 바와 같되, 4개의 코일 세트들이 대응하는 낮은 입력 임피던스를 갖는 각각의 증폭기와, 4개의 코일 세트들에 대응하는 각각의 A-D 변환 수단과, 디지털 연산을 수행하는 계산 수단을 더 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다.

본 발명의 제 3 특징에 따라서, 제 1 특징에 관해 설명된 바와 같되, 4개의 코일 세트에 대응하는 낮은 입력 임피던스를 갖는 각각의 증폭기와, 코일이 4개의 코일 세트들 중 서로에 대해 인접하지 않는 코일 세트에 대응하는 2 개의 증폭기를 통과한 신호를 직교 합성하는 2 세트의 직교 합성 수단과, 직교 합성 수단의 출력을 A-D 변환하는 A-D 변환 수단과, A-D 변환된 데이터를 사용하여 디지털 연산을 수행하는 계산 수단을 더 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다.

본 발명의 제 4 특징에 따라서, 제 1 특징에 관해 설명된 바와 같되, 코일이 4개의 코일 세트들 중 서로 인접하지 않은 코일 세트들에 대응하는 공급된 수신 신호를 직교 합성하는 2 세트의 직교 합성 수단과, 직교 합성 수단과 증폭기―증폭기는 임피던스 변환 수단에 대응하는 낮은 입력 임피던스를 가짐―사이에 임피던스 정합을 하는 임피던스 변환 수단과, 증폭기의 출력을 A-D 변환하는 A-D 변환 수단과, A-D 변환된 데이터를 사용하여 디지털 연산을 수행하는 계산 수단을 더 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다.

본 발명의 제 5 특징에 따라서, 제 4 특징에 관해 설명되고, 직교 합성 수단 전후에 있는 스위칭 수단과, 스위칭 수단의 스위칭에 의해 제 2 특징에 관해 설명된 바와 같은 페이즈드 어레이 코일 배열이나 제 4 특징에 관해 설명된 바와 같은 페이즈드 어레이 코일 배열을 구현하는 임피던스 변환 수단을 더 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다.

본 발명의 제 6 특징에 따라서, 제 5 특징에 관해 설명된 바와 같고, 콘트라스트 에이전트(contrast agent) 검출을 위한 콘트라스트 에이전트 검출 코일을 더 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다.

본 발명의 제 7 특징에 따라서, 다수의 대향 코일 세트를 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공되는데, 각각의 세트는 전체적으로 실린더 모양으로 조립되도록 가상 실린더의 중심 축 주변에 배치된 인접 코일의 코일 표면과 부분적으로 중첩되는 코일 표면과 서로 대향하는 한 쌍의 평면 코일로 구성된다.

상기 구성에서, 평면 코일은, 예를 들면, 편평한 평면 코일, 만곡의 평면 코일 및 구부려진 평면 코일을 지칭한다. 실린더 모양은, 예를 들면, 다각형 실린더 모양, 원형 실린더 모양 및 편평한 원형 실린더 모양을 지칭한다.

제 7 특징의 페이즈드 어레이 코일은 대향하는 한쌍의 홈통 형상 코일 사이의 공간 영역의 양측에 코일이 있기 때문에, 한 측면에만 배치된 코일을 구비하는 페이즈드 어레이 코일(종래의 페이즈드 어레이 코일의 전형)보다 개선된 감도 균일성을 갖는다. 따라서, 높은 감도 균일성을 갖는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다. 그 외에, 대향하는 코일 세트는 코일 표면이 중첩되기 때문에 다른 코일 세트들 가운데 인접한 두 코일 세트와 상호작용하지 않는다. 더욱이, 어떠한 코일 세트도 코일 세트에 기하학적으로 직교하는 세트와 상호작용하지 않는다. 대향하는 각각의 코일 세트가 인접하지 않고 기하학적으로 직교하지 않는 코일 세트와 상호작용한다 하더라도, 낮은 입력 임피던스 전치증폭기를 사용함으로써 상호작용이 차단될 수 있다.

본 발명의 제 8 특징에 따라서, 다수의 대향 코일 세트를 포함하는 페이즈드 어레이 코일이 제공되는데, 각각의 세트는 인접 코일(들)의 코일 표면(들)과 부분적으로 중첩되는 코일 표면과 서로 대향하는 한 쌍의 평면 코일로 구성되며, 평면 코일은 가상 선을 따라서 배치된다.

상기 구성에서, 평면 코일은, 예를 들면, 편평한 평면 코일, 만곡의 평면 코일 및 구부려진 평면 코일을 지칭한다. 선은, 예를 들면, 직선, 곡선 및 구부려진 선을 지칭한다.

제 8 특징의 페이즈드 어레이 코일은 대향하는 한쌍의 홈통 형상 코일 사이의 공간 영역의 양측에 코일이 있기 때문에, 한 측면에만 배치된 코일을 구비하는 페이즈드 어레이 코일(종래의 페이즈드 어레이 코일의 전형)보다 개선된 감도 균일성을 갖는다. 더욱이, 다수의 그러한 대향 코일 세트가 선을 따라 배치되고, 그 결과 촬영될 피검체의 모양에 맞는 모양의 보다 큰 공간 영역 또는 공간 영역에서 감도 균일성이 증가된다. 따라서, 높은 감도 균일성을 갖는 페이즈드 어레이 코일이 제공된다. 그 외에, 대향하는 코일 세트는 코일 표면이 중첩되기 때문에 다른 코일 세트들 가운데 인접 코일 세트들과 상호작용하지 않는다. 대향하는 각각의 코일 세트가 인접하지 않는 코일 세트와 상호작용한다 하더라도, 낮은 입력 임피던스 전치증폭기를 사용함으로써 상호작용이 차단될 수 있다.

본 발명의 제 9 특징에 따라서, 제 1 특징에 관해 설명된 바와 같은 페이즈드 어레이 코일에서의 대향 코일 세트에서 수신된 수신 신호를 처리하는 수신 신호 처리 회로로서, 제 1 대향 코일 세트의 그룹에 의해 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 1 직교 합성 수단과, 제 2 대향 코일 세트의 그룹에 의해 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 2 직교 합성 수단―상기 제 1 및 제 2 대향 코일 세트의 그룹은 90° 떨어져 있는 코일 세트를 하나의 그룹으로 해서, 4개의 대향 코일 세트를 2개 그룹으로 분류함으로써 정의됨―과, 제 1 직교 합성 수단을 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 1 변환 수단과, 제 2 직교 합성 수단을 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 2 변환 수단과, 디지털화된 신호에 대해 디지털 연산을 수행하는 계산 수단을 포함하는 수신 신호 처리 회로가 제공된다.

제 9 특징에 관해 설명된 수신 신호 처리 회로는 대향 코일의 두 기하학적 직교 세트로부터의 수신 신호를 직교 합성한 후, 합성된 신호를 A-D 변환한다. 따라서, 필요한 변환 수단의 수는 4에서 2로 감소될 수 있다.

본 발명의 제 10 특징에 따라서, 제 1, 제 7 및 제 8 특징 중 임의의 특징에 관해 설명된 페이즈드 어레이 코일을 포함하거나, 제 1 특징에 관해 설명된 페이즈드 어레이 코일과 제 9 특징에 관해 설명된 수신 신호 처리 회로를 포함하는 MRI 장치가 제공된다.

제 10 특징에 관해 설명된 MRI 장치는 높은 감도 균일성 및 높은 S/N 비를 갖는 페이즈드 어레이 코일을 사용하므로, 고품질 화상이 얻어질 수 있다.

본 발명의 제 11 특징에 따라서, 제 2 내지 제 6 특징 중 임의의 특징에 관해 설명된 페이즈드 어레이 코일을 포함하는 MRI 장치가 제공된다.

따라서, 본 발명의 페이즈드 어레이 코일은 높은 균일성의 감도 영역을 제공할 수 있고, 본 발명의 수신 신호 처리 회로는 변환 수단의 수를 감소시킬 수 있으며, 본 발명의 MRI 장치는 고품질의 화상을 얻을 수 있다.

본 발명의 그 외의 목적 및 장점은 첨부 도면에서 예시된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

이제, 본 발명은 첨부 도면에 도시된 여러 실시예를 참고로 하여 보다 상세히 설명될 것이다.

제 1 실시예

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일에 대한 개략적 사시도이다.

원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일(100)은 전체적으로 원형 실린더 모양으로 조립되도록 가상 실린더의 중심 축 J 주변에 배치되며, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(10a, 10b)로 구성된 대향 코일 세트(10)와, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(20a, 20b)로 구성된 대향 코일 세트(20)와, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(30a, 30b)로 구성된 대향 코일 세트(30)와, 오목한 면이 서로 대향하는 한 쌍의 홈통 형상 코일(40a, 40b)로 구성된 대향 코일 세트(40)를 포함한다.

도 2는 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)의 배열을 예시하는 설명도이다.

대향 코일 세트들((10a, 10b), (20a, 20b), (30a, 30b), (40a, 40b))은 중심 축 J의 주변에 45°의 각도 간격으로 배치되며, 각각의 코일 표면은 코일 표면 면적의 약 10% 만큼 인접 코일의 코일 표면과 중첩된다.

대향 코일 세트(10a, 10b)는 코일 표면 면적의 약 10%가 서로 중첩되기 때문에 인접하는 2 개의 대향 코일 세트((20a, 20b), (40a, 40b))와 상호작용하지 않는다. 대향 코일 세트(10a, 10b)는 나머지 대향 코일 세트(30a, 30b)와 서로 기하학적으로 직교하기 때문에 나머지 대향 코일 세트(30a, 30b)와도 상호작용하지 않는다. 다른 대향 코일 세트에 대해서도 동일하다. 따라서, 원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일(100)은 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)의 임의의 조합 간에 상호작용하지 않는다.

도 3은 대향하는 홈통 형상 코일(10a, 10b) 사이의 접속을 예시하는 사시도이다.

홈통 형상 코일(10a, 10b)은 연속하여 즉, 소위 "8" 모양의 코일을 형성하도록 접속된다.

참조 부호 "i"는 대향 코일(10a, 10b)을 통해 흐르는 전류를 나타낸다. 참조 부호 "a1"은 대향 코일 세트(10a, 10b)에서 수신된 수신 신호를 추출하는 λ/2 케이블을 나타낸다.

홈통 형상 코일(10a)의 모서리 A, B, C, D 및 홈통 형상 코일(10b)의 모서리 F, E, H 및 G는 각각 중심 축 J에 대해 대칭적으로 배치된다.

다른 대향 코일 세트들((20a, 20b), (30a, 30b), (40a, 40b))의 접속은 동일하다.

도 4(a)는 도 4(b)에 도시된 홈통 형상 코일(10a, 10b)의 코일 중심을 연결하는 선 Z를 따라 코일 감도의 특성 곡선을 도시한 것이다.

홈통 형상 코일(10a, 10b) 사이의 공간 영역 내에서 코일 감도의 균일성은 종래 코일의 코일 감도 균일성보다 우수하다.

도 5는 홈통 형상 코일(10a, 10b) 사이의 다른 유형의 접속을 예시하는 사시도이다.

홈통 형상 코일(10a, 10b)은 평행하게 접속된다. 코일은 그 대신에 이처럼 평행하게 접속될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일(100)에서 수신된 수신 신호는 종래의 수신 신호 처리 회로(5000)에 의해 처리될 수 있다.

수신 신호 처리 회로(5000)는 페이즈드 어레이 코일(100) 내의 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)에서 수신된 각각의 수신 신호를 증폭하는 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA1, LA2, LA3 및 LA4와, 주파수 변환 및 A-D 변환을 위한 변환 회로 RC1, RC2, RC3 및 RC4와, 디지털화된 신호에 대해 디지털 연산을 수행하는 계산 회로 PS를 포함한다.

참조 부호 a1, a2, a3, a4는 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)에서 수신된 수신 신호를 추출하는 λ/2 케이블을 나타낸다.

페이즈드 어레이 코일(100)은 홈통 형상 코일(10a, ..., 40b)로 둘러싸인 원형 실린더형 내부 공간 영역 내에 높은 감도 균일성을 제공한다. 더욱이, 홈통 형상 코일(10a, …, 40b) 사이에 상호작용이 없기 때문에, 높은 S/N 비가 달성될 수 있다.

제 2 실시예

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수신 신호 처리 회로를 예시하는 블럭도이다.

수신 신호 처리 회로(1000)는 페이즈드 어레이 코일(100) 내의 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)에서 수신된 각각의 수신 신호를 증폭하는 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA1, LA2, LA3, LA4와, 90° 떨어져 있는 대향 코일 세트(10, 30)에서 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 1 직교 하이브리드 QH1과, 90° 떨어져 있는 대향 코일 세트(20, 40)에서 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 2 직교 하이브리드 QH2와, 제 1 직교 하이브리드 QH1을 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 1 변환 회로 RC1과, 제 2 직교 하이브리드 QH2를 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 2 변환 회로 RC2와, 디지털화된 신호에 대해 디지털 연산을 수행하는 계산 회로 PS를 포함한다.

수신 신호 처리 회로(1000)는 신호를 변환 회로 RC1 및 RC2에 공급하기 전에, 서로 직교하는 2 개의 대향 코일 세트(10, 30)로부터의 수신 신호와 서로 직교하는 2 개의 대향 코일 세트(20, 40)로부터의 수신 신호를 직교 합성하기 때문에 단지 2 개의 변환 회로 RC1 및 RC2만이 필요하며, 그로 인해 전체 비용이 절감된다.

제 3 실시예

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수신 신호 처리 회로를 예시하는 블럭도이다.

수신 신호 처리 회로(2000)는 90° 떨어져 있는 대향 코일 세트(10, 30)에서 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 1 직교 하이브리드 QH1과, 제 1 직교 하이브리드 QH1을 통과한 신호를 증폭하는 제 1의 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA1과, 제 1 직교 하이브리드 QH1과 제 1의 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA1 간의 임피던스를 정합하는 제 1 임피던스 변환 회로 CV1과, 제 1의 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA1을 통과한 신호를 주파수 변환 및 A-D 변환하는 제 1 변환 회로 RC1과, 90° 떨어져 있는 대향 코일 세트(20, 40)에서 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 2 직교 하이브리드 QH2와, 제 2 직교 하이브리드 QH2를 통과한 신호를 증폭하는 제 2의 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA2와, 제 2 직교 하이브리드 QH2와 제 2의 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA2 간의 임피던스를 정합하는 제 2 임피던스 변환 회로 CV2와, 제 2의 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA2를 통과한 신호를 주파수 변환 및 A-D 변환하는 제 2 변환 회로 RC2와, 디지털화된 신호에 대해 디지털 연산을 수행하는 계산 회로 PS를 포함한다.

수신 신호 처리 회로(2000)는 변환 회로 RC1 및 RC2에 신호를 공급하기 전에, 서로 직교하는 2 개의 대향 코일 세트(10, 30)로부터의 수신 신호와 서로 직교하는 2 개의 대향 코일 세트(20, 40)로부터의 수신 신호를 직교 합성하기 때문에, 단지 2 개의 변환 회로 RC1, RC2만이 필요하다.

제 4 실시예

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수신 신호 처리 회로를 예시하는 블럭도이다.

수신 신호 처리 회로(3000)는 스위치 s1 내지 s7에 의해 도 6의 수신 신호 처리 회로(5000)와 도 7의 수신 신호 처리 회로(1000) 사이를 스위칭할 수 있고, 콘트라스트 에이전트 검출 코일(50)을 사용할 수 있도록 구성된다.

스위치 s1 내지 s7이 도 9의 실선으로 표시된 바와 같이 스위칭될 때, 페이즈드 어레이 코일(100) 내의 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)에서 수신된 수신 신호는 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA1, LA2, LA3 및 LA4를 통과하고, 변환 회로 RC1, RC2, RC3 및 RC4에 공급된 다음, 계산 회로 PS에 공급된다.

한편, 스위치 s1 내지 s7이 도 9에서 점선으로 표시된 바와 같이 스위칭될 때, 페이즈드 어레이 코일(100) 내의 대향 코일 세트(10, 30)에서 수신된 수신 신호는 제 1 직교 하이브리드 QH1에 의해 직교 합성되고, 합성된 신호는 임피던스 변환 회로 CV1과 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA1을 통과하여 변환 회로 RC1에 공급된 다음, 계산 회로 PS에 공급된다. 대향 코일 세트(20, 40)에서 수신된 수신 신호는 제 2 직교 하이브리드 QH2에 의해 직교 합성되고, 합성된 신호는 임피던스 변환 회로 CV2와 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA2를 통과하여 변환 회로 RC2에 공급된 다음, 계산 회로 PS에 공급된다. 동시에, 콘트라스트 에이전트 검출 코일(50)에서 수신된 수신 신호는 낮은 입력 임피던스 전치증폭기 LA3을 통과하여 변환 회로 RC3에 공급된 다음, 계산 회로 PS에 공급된다.

수신 신호 처리 회로(3000)는 필요에 따라 적절히 스위칭될 수 있고, 예를 들면, 높은 S/N 비가 요구될 때 4 채널 페이즈드 어레이로서 사용되거나, 또는 콘트라스트 에이전트 검출 코일(50)이 사용될 때 2 채널 페이즈드 어레이로서 사용될 수 있다.

제 5 실시예

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 타원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일을 예시하는 설명도이다.

타원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일(200)은 타원형 실린더 모양으로 조립된, 4 개의 대향 코일 세트((10a, 10b), (20a, 20b), (30a, 30b), (40a, 40b))를 포함한다.

대향 코일 세트((20a, 20b), (40a, 40b))가 타원형 실린더형 페이즈드 어레이 코일(200)에서 직교하지 않기 때문에, 낮은 입력 임피던스 증폭기가 코일 사이의 상호작용을 제거하는데 사용되어야 한다. 페이즈드 어레이 코일(200)은 인간의 신체의 복부에 맞는 모양의 감도 영역을 제공하는 장점을 갖는다.

제 6 실시예

도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 선형 페이즈드 어레이 코일을 예시하는 설명도이다.

선형 페이즈드 어레이 코일(300)은 가상 선을 따라서 배치되는, 서로 대향하는 한 쌍의 편평한 평면 코일(10c, 10d)로 구성된 대향 코일 세트(10)와, 서로 대향하는 한 쌍의 편평한 평면 코일(20c, 20d)로 구성된 대향 코일 세트(20)와, 서로 대향하는 한 쌍의 편평한 평면 코일(30c, 30d)로 구성된 대향 코일 세트(30)와, 서로 대향하는 한 쌍의 편평한 평면 코일(40c, 40d)로 구성된 대향 코일 세트(40)를 포함한다.

소정의 대향 코일 세트가 선형 페이즈드 어레이 코일(300) 내의 인접 코일 이외의 다른 대향 코일 세트와 상호작용하기 때문에, 낮은 입력 임피던스 증폭기가 상호작용을 제거하는데 사용되어야 한다. 페이즈드 어레이 코일(300)은 촬영될 피검체의 위치의 모양에 맞는 비교적 자유로운 모양의 감도 영역을 제공하는 장점이 있다.

제 7 실시예

도 12는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 MRI 장치(80)를 예시하는 블럭도이다.

MRI 장치(80)에서, 마그네트 어셈블리(magnet assembly)(81)는 피검체가 놓이는 공간 부분(구멍(bore))을 갖는다. 공간 부분의 주변은 피검체에 일정한 주 자계(main magnetic field)를 인가하는 주 자계 코일과, (X 축, Y 축, Z 축 코일로 구성된) 경사 자계(gradient magnetic field)를 생성하는 경사 자계 코일과, 피검체 내의 원자핵에서 스핀(spin)을 여기시키기 위해 RF 펄스를 인가하는 송신기 코일과, 피검체로부터 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance; NMR) 신호를 검출하는 수신기 코일이 배치된다. 수신기 코일은 도 1의 페이즈드 어레이 코일(100)과, 도 9의 콘트라스트 에이전트 검출 코일(50)을 포함한다. 주 자계 코일, 경사 자계 코일 및 송신기 코일은 주 자계 전원(82), 경사 자계 구동 회로(83) 및 RF 전력 증폭기(84)에 각각 접속된다. 페이즈드 어레이 코일(100)과 콘트라스트 에이전트 검출 코일(50)은 도 9의 수신 신호 처리 회로(3000)로부터 계산 회로 PS를 배제한 수신 신호 처리 회로(3000')에 접속된다. 컴퓨터(86)는 계산 회로 PS로서 작동하고, 컴퓨터(86) 및 수신 신호 처리 회로(3000')는 함께 수신 신호 처리 회로(3000)를 구성한다.

컴퓨터(86)로부터의 커맨드에 응답하여, 시퀀스 메모리 회로(87)는 마그네트 어셈블리(81) 내의 경사 자계 코일로부터 경사 자계를 생성하기 위해, 스핀 에코 기술의 펄스 시퀀스와 같은 펄스 시퀀스를 기반으로 하여 경사 자계 구동 회로(83)를 작동시킨다. 시퀀스 메모리 회로(87)는 또한 RF 발진 회로(89)로부터의 고주파수 출력 신호를 사전결정된 타이밍 및 포락선(envelope)을 갖는 펄스형 신호로 변조하도록 게이트 변조 회로(88)를 작동시킨다. 펄스형 신호는 RF 펄스로서 RF 전력 증폭기(84)에 공급되고, RF 전력 증폭기(84)에서 전력 증폭된다. 그 후, 전력 증폭된 신호는 원하는 슬라이스(slice) 영역을 선택적으로 여기시키기 위하여 마그네트 어셈블리(81) 내의 송신기 코일에 인가된다.

수신 신호 처리 회로(3000')는 페이즈드 어레이 코일(100)과 콘트라스트 에이전트 검출 코일(50)에서 피검체로부터 검출된 NMR 신호를 증폭하고, 기준 신호로서 RF 발진 회로(89)의 출력을 참조하여 신호를 주파수 변환한 후, 디지털화된 신호를 컴퓨터(86)에 공급하기 위하여 신호를 A-D 변환한다.

컴퓨터(86)는 도 9의 수신 신호 처리 회로(3000)의 계산 회로 PS로서 작동한다. 컴퓨터(86)는 콘트라스트 검출 코일(50)로부터의 수신 신호를 사용하여 타이밍을 선택하고, 페이즈드 어레이 코일(100)로부터의 수신 신호로부터 k 공간 내에서의 모든 뷰(view)에 대한 데이터를 획득하며, MR 화상을 생성하기 위하여 화상 복원 동작을 수행한다. MR 화상은 디스플레이 디바이스(85)에 표시된다.

컴퓨터는 또한 조작자 콘솔(operator console)(90)로부터 입력된 정보의 수신을 포함하여, 전체 제어를 수행한다.

MRI 장치(80)가 높은 감도 균일성 및 높은 S/N 비를 갖는 페이즈드 어레이 코일(100)을 사용하기 때문에, 고품질의 화상이 얻어질 수 있다.

다른 실시예

본 발명에 따른 다른 페이즈드 어레이 코일은 다수의 대향 코일 세트를 포함하는 페이즈드 어레이 코일을 포함하는데, 각각의 세트는 둔각으로 구부려진 편평한 평면 코일에 의해 형성되고, 서로 대향하는 한 쌍의 구부려진 평면 코일로 구성되며, 코일 표면은 인접한 코일의 코일 표면과 부분적으로 중첩되고, 전체적으로 각진 실린더 모양(예를 들면, 8 각형의 실린더 모양)으로 조립될 가상 각도 실린더의 중심 축 주변에 배치된다.

더욱이, 굽은 관 모양의 선형 페이즈드 어레이 코일은, 예를 들면, 편평한 평면 코일, 만곡의 평면 코일 및 구부려진 평면 코일을 적절히 결합하여 구성될 수 있다.

본 발명의 사상 및 범주을 벗어나지 않고서도 본 발명의 매우 다양한 실시예를 구성할 수 있다. 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위에서 정의된 것을 제외하고는 명세서에서 기술된 특정 실시예에 한정되지는 않는다.

본 발명에 따르면, 높은 균일성의 감도 영역을 갖는 페이즈드 어레이 코일 및 그러한 페이즈드 어레이 코일에서 수신된 수신 신호를 적절히 처리할 수 있는 수신 신호 처리 회로가 제공된다.

Claims

두 개 이상의 대향 코일 세트를 포함하는 어레이 코일에 있어서,

상기 세트 각각은 인접하는 코일의 코일 표면과 부분적으로 중첩되는 코일 표면을 가진 서로 대향하는 한 쌍의 코일로 이루어지고,

상기 대향 코일들은 가상 라인(J)을 따라 배치되며,

상기 가상 라인(J)은 가상 실린더의 중심 축이고,

상기 대향 코일들은 실린더 형상을 이루며,

상기 대향 코일들은 4개의 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)를 포함하며,

상기 대향 코일 세트 각각은, 코일의 오목한 표면이 서로 대향하고, 코일 표면이 인접 코일의 코일 표면과 코일 표면 면적의 약 10% 씩 중첩되는 한 쌍의 홈통 형상 코일로 구성되며,

상기 홈통 형상 코일은 45°의 각도 간격으로 상기 중심 축 주변에 배치되어 실린더형 모양으로 조립되고,

이러한 공간적 배치에 의해 임의의 두 코일이 서로 디커플링되는

어레이 코일.
삭제
삭제
어레이 코일(array coil:100) 내의 대향하는 코일에 의해 수신된 수신 신호를 처리하는 수신 신호 처리 회로에 있어서,

제 1 대향 코일 세트의 그룹에 의해 수신된 수신 신호를 직교 합성(quadrature compounding)하는 제 1 직교 합성 수단(QH1)과,

제 2 대향 코일 세트의 그룹에 의해 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 2 직교 합성 수단(QH2) ―상기 제 1 및 제 2 대향 코일 세트의 그룹은 각각의 그룹 내에서 90° 떨어져 있는 코일들을 포함함 ―과,

상기 제 1 직교 합성 수단을 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 1 변환 수단(RC1)과,

상기 제 2 직교 합성 수단을 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 2 변환 수단(RC2)과,

상기 변환된 신호에 대해 디지털 연산을 수행하는 계산 수단(PS)을 포함하되,

이러한 공간적 배치에 의해 임의의 두 코일이 서로 디커플링되는

수신 신호 처리 회로.
삭제
제 1 항에 개시된 어레이 코일(100)을 포함하는 MRI 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 어레이 코일(100) 중 대향하는 코일(10, 20, 30, 40)에 의해 수신된 신호를 처리하는 수신 신호 처리 회로를 더 포함하되,

상기 회로는

제 1 대향 코일 세트의 그룹(10, 30)에 의해 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 1 직교 합성 수단(QH1)과,

제 2 대향 코일 세트의 그룹(20, 40)에 의해 수신된 수신 신호를 직교 합성하는 제 2 직교 합성 수단(QH2) ―상기 제 1 제 2 대향 코일 세트의 그룹(10, 30) 및 제 2 대향 코일 세트의 그룹(20, 40)은 각각의 그룹에 90° 떨어져 있는 코일들을 포함함 ―과,

상기 제 1 직교 합성 수단을 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 1 변환 수단(RC1)과,

상기 제 2 직교 합성 수단을 통과한 신호를 A-D 변환하는 제 2 변환 수단(RC2)과,

상기 변환된 신호에 대해 디지털 연산을 수행하는 계산 수단(PS)을 포함하는

MRI 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 어레이 코일은 두 개 이상의 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)를 포함하되,

각각의 세트는 인접하는 코일의 코일 표면과 부분적으로 중첩되는 코일 표면을 가진 서로 대향하는 한 쌍의 코일로 이루어지고,

상기 대향 코일은 가상 라인(J)을 따라 배치되는

수신 신호 처리 회로.
제 8 항에 있어서,

상기 가상 라인(J)은 가상 실린더의 중심 축이며, 상기 대향 코일들은 실린더 형상을 이루는

수신 신호 처리 회로.
제 9 항에 있어서,

상기 대향 코일은 4개의 대향 코일 세트(10, 20, 30, 40)를 이루며,

상기 대향 코일 세트 각각은, 코일의 오목한 표면이 서로 대향하고, 코일 표면이 인접 코일의 코일 표면과 코일 표면 면적의 약 10% 씩 중첩되는 한 쌍의 홈통 형상(gutter-shaped) 코일로 구성되며,

상기 홈통 형상 코일은 45°의 각도 간격으로 상기 중심 축 주변에 배치되어서 실린더형 모양으로 조립되는

수신 신호 처리 회로.
제 8 항에 있어서,

상기 한쌍의 코일은 평면 코일인

수신 신호 처리 회로.
제 4 항에 있어서,

제 1 임피던스 변환 회로(CV1)와 제 1 증폭기를 포함하며, 상기 제 1 직교 합성 수단(QH1)을 통과한 신호를 처리해서 상기 처리된 신호를 상기 제 1 변환 수단(RC1)으로 출력하는 수단과,

제 2 임피던스 변환 회로(CV2)와 제 2 증폭기를 포함하며, 상기 제 2 직교 합성 수단(QH2)을 통과한 신호를 처리해서 상기 처리된 신호를 상기 제 2 변환 수단(RC2)으로 출력하는 수단

을 더 포함하는 수신 신호 처리 회로.
제 12 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 직교 합성 수단(QH1, QH2) 및 상기 제 1 및 제 2 증폭기로 신호를 모두 직접 전송하는 수단을 더 포함하는

수신 신호 처리 회로.