KR100791021B1

KR100791021B1 - Ｐｅｔｍｒｉ 퓨전영상시스템

Info

Publication number: KR100791021B1
Application number: KR1020060078062A
Authority: KR
Inventors: 조장희; 이철옥; 김영보; 윤자원; 안형진; 김동성; 심홍
Original assignee: 가천의과학대학교 산학협력단; 동보시스템 주식회사
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2006-08-18
Publication date: 2008-01-07
Also published as: US20080045829A1; JP2008043769A; DE102007038612A1; JP4850144B2; DE102007038612B4; US7822459B2

Abstract

본 발명은 PET본체와 MRI본체를 일직선 상으로 배치시킬 수 있는 PET-MRI 퓨전영상시스템에 관한 것이다. 중앙에 마련되는 대기실의 좌우 양측에 서로 대향하여 각각 MRI본체가 수용되어 있는 MRI룸과 PET본체가 수용되어 있는 PET룸이 구획되어 구비된다. PET룸으부터 대기실까지 그 바닥에는 레일부가 직선으로 연장설치되고, MRI룸의 바닥에도 레일부가 직선으로 연장설치된다. 상부에 환자를 누운 상태로 지지하기 위한 이송유닛이 대기실, MRI룸 및 PET룸의 레일부를 따라 이동한다. 대기실의 레일부와 MRI룸의 레일부 사이에서 MRI룸의 차폐문의 개폐공간을 제공하고, 대기실의 레일부와 MRI룸의 레일부를 선택적으로 연결하여 이송유닛이 대기실과 MRI룸 사이를 왕복이동할 수 있도록 하는 브릿지 유닛이 구비된다.

PET, MRI, 퓨전영상, 이송유닛, 브릿지 유닛

Description

ＰＥＴＭＲＩ 퓨전영상시스템{APPARATUS FOR PET-MRI FUSION TABLE SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템의 구성을 보인 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템의 브릿지 유닛을 보인 사시도,

도 3과 도 4는 브릿지 유닛의 작동상태를 보인 사시도,

도 5는 브릿지 유닛의 수평정렬 구조를 보인 평면도,

도 6은 도 3의 A-A 선에 따른 개략적인 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템의 이송유닛을 보인 분해사시도,

도 8 내지 도 12은 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템의 단계별 동작 프로세스를 보인 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 대기실 110: 레일부

112: 래크 114: 가이드 레일

200: MRI룸 210: 레일부

212: 래크 214: 가이드 레일

220: MRI본체 300: PET룸

320: PET본체 400: 이송유닛

410: 이송체 411: 제1 구동수단

412a: 스퍼기어 412b: 무빙 블럭

413: 제2 구동수단 414d: 리드 스크류

414e: 너트 415b: 제1 링크

415c: 제2 링크 417: 제3 구동수단

419: 와이어 레이스 베어링 420: 셔틀 테이블

430: 크레이들 500: 브릿지 유닛

502: 지지판 510: 연결판

512: 래크 514: 가이드 레일

520: 제1 실린더 522: 피스톤

524: 커넥팅 로드 530: 제2 실린더

532: 피스톤 534: 스프링

본 발명은 PET-MRI 퓨전영상시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PET본체와 MRI본체를 일직선 상으로 배치시킬 수 있는 PET-MRI 퓨전영상시스템에 관한 것이다.

최근, 현대 의학계에는 생명과학 및 분자과학의 발전과 더불어 의료 영상 기술의 발전이 급속하게 이루어지고 있다. 그 중에서 가장 대표적인 두 가지의 영상 기술 분야가 동위원소를 사용하여 인체의 신진대사를 연구하는 핵의학 영상기기인 양전자 단층 촬영(Positron Emission Tomography, PET)이고, 다른 하나는 핵자기 공명(Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 원리를 이용하여 인체의 해부학적 변화를 보는 오늘날 잘 알려진 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)이다.

PET는 방사성동위원소를 이용하여 특정 리간드에 결합하여 뇌의 해당 영역에서의 분자과학적 변화를 3차원으로 관찰할 수 있어 뇌의 작용기전을 분자 및 유전공학적인 면에서 이해하도록 하는 것인 반면, MRI는 고해상도의 해부학적인 정보를 제공함은 물론 MRI에서 파생된 기능자기공명영상(function MRI - fMRI)은 PET에 비해 비교적 쉽게 신경의 활성화에 따른 해당영역에서의 산소와 이를 조절하는 혈류의 공급량을 볼 수 있는 것이다.

그러나, PET는 뇌세포의 생리학 및 분자과학적인 변화를 볼 수 있는데 비해 해상도가 떨어지고, MRI는 뇌의 단층을 촬영해 해상도는 좋지만 유전자 및 분자과학적인 변화를 볼 수 없다는 단점이 있다．fMRI 역시 혈류의 변화를 관찰할 수는 있지만, PET의 기능을 대체할 수는 없다. 또한, PET와 MRI는 기능적으로 그리고 물리학적으로 원리가 전혀 다르므로 이를 융합하는 것은 고난도의 작업이며, 더욱이 초고해상도 MRI(7.0T)는 초고자장을 사용하기 때문에 PET 시스템의 정상적인 작동을 방해할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 PET본체와 MRI본체를 일직선 상으로 연결, 기존 장비의 단점을 보완하고 장점을 모아 뇌세포의 유전자 및 분자과학적 변화(HRRT)를 초고해상도 MRI 3차원 영상으로 보여줄 수 있는 PET-MRI 퓨전영상시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템은 바닥에 레일부가 설치되는 대기실과; MRI본체를 수용하고 차폐문에 의해 대기실과 구획되도록 구비되고, 대기실의 레일부와 일직선으로 정렬된 레일부가 바닥에 설치되는 MRI룸과; 대기실을 중심으로 MRI룸과 대향하는 위치에서 PET본체를 수용하여 구비되고, 대기실의 레일부가 연장되어 바닥에 설치되는 PET룸과; 대기실, MRI룸 및 PET룸의 레일부를 따라 이동하고, 상부에 환자를 누운 상태로 지지하기 위한 이송유닛과; 대기실의 레일부와 MRI룸의 레일부 사이에서 차폐문의 개폐공간을 제공하고, 대기실의 레일부와 MRI룸의 레일부를 선택적으로 연결하여 이송유닛이 대기실과 MRI룸 사이를 왕복이동할 수 있도록 하는 브릿지 유닛으로 이루어진다.

대기실의 레일부와 MRI룸의 레일부의 상면에 레일부의 길이방향을 따라 연장되는 적어도 하나의 래크와 가이드 레일이 구비된다. 이송유닛은 래크와 이물림되는 기어와, 기어를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 제1 구동수단과, 가이드 레일에 접촉하여 가이드 레일을 따라 이동하는 복수의 무빙 블럭을 포함한다.

이송유닛은 레일부를 따라 이동하는 이송체와, 이송체의 상부에 수평으로 회전가능하게 결합되는 셔틀 테이블과, 셔틀 테이블의 상면에 슬라이딩가능하게 장착되는 크레이들로 이루어진다. 이송체는 레일부에 접촉하여 이동하는 하층부와, 하 층부의 상부를 덮고 승강가능하게 결합되는 상층부로 이루어진다.

이송체에는 상층부를 하층부에 대해 승강시키기 위한 구동력을 발생시키는 제2 구동수단과, 제2 구동수단의 구동력을 직선운동으로 변환시키기 위한 제1 동력변환수단과, 제1 동력변환수단과 상층부를 연결하고 제1 동력변환수단의 직선운동을 승강운동으로 변환시키기 위한 제2 동력변환수단이 설치된다.

제1 동력변환수단은 제2 구동수단에 의해 회전하는 구동풀리와, 하층부의 바닥판에 회전가능하게 설치된 종동풀리와, 구동풀리와 종동풀리의 외주면에 감기는 벨트와, 종동풀리의 중심에 일단이 결합되어 함께 회전하고 레일부의 연장방향을 따라 길이가 긴 리드 스크류와, 리드 스크류에 나사 결합되어 리드 스크류의 회전 시 직선이동하는 너트를 포함한다.

제2 동력변환수단은 너트의 적어도 일측면에 결합되고 리드 스크류와 직각으로 수평연장되는 연결축과, 하단이 연결축에 회전가능하게 결합되고 상단이 상층부의 일측에 회전가능하게 결합되는 제1 링크와, 제1 링크의 중심부에서 교차결합되고 하단이 하층부의 바닥에 회전가능하게 결합되고 상단이 상층부의 일측에 회전가능하게 결합되는 제2 링크를 포함한다.

하층부의 바닥판과 상층부의 상판에는 리드 스크류의 길이방향으로 연장된 가이드 레일이 형성되고, 제1 링크의 하단과 제2 링크의 상단에는 가이드 레일에 접촉하여 가이드 레일을 따라 이동하는 무빙 블럭이 결합된다.

이송체에는 셔틀 테이블을 수평으로 회전시키기위한 구동력을 발생시키는 제3 구동수단과, 제3 구동수단에 의해 회전하는 구동풀리와, 구동풀리와 벨트에 의해 연결되어 연동하는 종동풀리와, 종동풀리의 중심에 일단이 결합되어 함께 회전하는 회전축과, 이송체에 고정되는 링형상의 외륜과 외륜의 내주면에 회전가능하게 결합되고 그 중심부에 회전축이 결합되고 그 상면에 셔틀 테이블이 결합된 내륜을 포함하는 와이어 레이스 베어링이 설치된다.

셔틀 테이블에는 직선왕복이동가능하게 결합되고 상면에 복수의 돌기가 형성된 이송판이 구비되고, 크레이들의 저면에는 이송판의 돌기와 대응하는 위치에 돌기가 삽입되는 복수의 삽입홈이 형성되어 있다.

브릿지 유닛은 대기실의 레일부와 MRI룸의 레일부 사이에서 수평으로 배치되고 레일부의 폭방향으로 이동가능하게 구비되는 지지판과, 지지판 상에 위치하고 이송유닛이 그 상측으로 통과가능한 연결판과, 연결판을 지지판에 대해 수직으로 회동시키기 위한 수단을 포함한다. 바람직하게는, 상기 수단은 지지판의 상면 일측에 일단이 회동가능하게 결합되고 진퇴운동가능한 피스톤을 가지는 공압 또는 유압 실린더와, 일단이 실린더의 피스톤의 선단에 연결되고 타단이 연결판에 연결되는 커넥팅 로드와, 실린더의 피스톤을 작동시키기 위한 구동부를 포함한다.

연결판의 상면에는 레일부의 래크 및 가이드 레일과 대응하는 적어도 하나의 래크와 가이드 레일이 형성된다. 브릿지 유닛은 연결판에 형성된 래크 및 가이드 레일을 레일부에 형성된 래크 및 가이드 레일과 일직선으로 정렬시키기 위해 연결판을 수평이동시키기 위한 수단을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 수단은 진퇴운동가능한 피스톤을 가지고 브릿지 유닛에 고정된 공압 또는 유압 실린더와, 지지판에 고정된 제1 스토퍼와, 연결판에 형성된 래크 및 가이드 레일과 레일부에 형성된 래크 및 가이드 레일이 정렬될 때 제1 스토퍼와 접촉하도록 브릿지 유닛에 배치된 제2 스토퍼와, 피스톤의 선단과 상기 지지판 사이에 배치된 스프링을 포함하고, 피스톤의 선단은 지지판에 연결되어 구비된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템의 전체적인 구성을 보인 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템은 중앙에 대기실(100)이 구비되고, 대기실(100)의 좌측에 PET본체(320)가 수용되어 있는 PET룸(300)이 구획되어 구비되고, 대기실(100)의 우측에 MRI본체(220)가 수용되어 있는 MRI룸(200)이 구획되어 구비된 구조로서, MRI룸(200), 대기실(100) 및 PET룸(300)이 일직선으로 배치된다.

PET룸(300)으로부터 대기실(100)까지 그 바닥에는 레일부(110)가 직선으로 연장설치되고, MRI룸(200)의 바닥에도 대기실(100)측 레일부(110)와 분리되는 레일부(210)가 직선으로 설치되어 있다. 대기실(100)측 레일부(110)와 MRI룸(200)측 레일부(210)는 일직선으로 정렬되어 배치된다. 이들 레일부(110, 210)의 상면에는 각각 적어도 하나의 래크(112, 212)와 가이드 레일(114, 214)이 길이방향으로 형성되어 있다.

레일부(110, 210)의 상측에는 레일부(110, 210)를 따라 직선왕복이동하는 이 송유닛(400)이 설치된다. 이송유닛(400)은 래크(112, 212)와 가이드 레일(114, 214)을 따라 이동하는 이송체(410)와, 이송체(410)의 상면에 구비되는 셔틀 테이블(420)을 포함한다. 셔틀 테이블(420)은 레일부(110, 210)의 연장방향으로 길이가 긴 대략 직육면체 형상을 가지며, 상면과 일단이 개구되어 있다. 셔틀 테이블(420)의 상부에는 환자가 누울 수 있는 크레이들(cradle)(430)이 구비된다.

대기실(100)의 바닥에 설치되는 레일부(110)와 MRI룸(200)의 바닥에 설치되는 레일부(210) 사이에는 소정 크기의 간격이 형성되는데, 이는 MRI룸(200)의 차폐문(202)이 슬라이딩가능하도록 하는 공간을 제공하기 위한 것이다. 상기 간격에는 대기실(100) 측 레일부(110)와 MRI룸(200) 측 레일부(210)를 선택적으로 연결시키기 위한 브릿지 유닛(500)이 설치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 브릿지 유닛(500)은 대기실(100) 측 레일부(110)와 MRI룸(200) 측 레일부(210) 사이의 간격에서 대기실(100) 측 레일부(110)에 인접하여 구비되는 지지판(502)과, 지지판(502)의 상면에 위치하는 연결판(510)과, 지지판(502)의 상면 일측에 일단이 회동가능하게 결합되는 제1의 공압 또는 유압 실린더(520)와, 일단이 제1 실린더(520)의 피스톤(522)의 선단에 연결되고 타단이 연결판(510)에 연결되는 커넥팅 로드(524)와, 제1 실린더(520)의 피스톤(522)을 작동시키기 위한 구동부(도시되지 않음)를 포함한다. 커넥팅 로드(524)와 연결판(510)은 판상의 브라켓(526)에 의해 연결된다. 제1 실린더(520)와 커넥팅 로드(524)는 한 쌍씩 구비되어 연결판(510)의 좌우 양측에 각각 배치되는 것이 바람직하다. 연결판(510)의 상면에는 레일부(110, 210)의 래크(112, 212)와 가이드 레 일(114, 214)에 대응하는 위치에 래크(512)와 가이드 레일(514)이 구비된다.

도 2에 도시된 바와 같은 연결판(510)의 수직상태에서 구동부의 작동에 의해 제1 실린더(520)의 피스톤(522)이 제1 실린더(520)의 내부로 인입되면, 피스톤(522)의 선단에 연결되어 있는 커넥팅 로드(524)와 제1 실린더(520)가 도 3에 도시된 바와 같이 수직상태로 이동하고, 커넥팅 로드(524)와 연결된 연결판(510)은 수평상태로 이동한다. 이는 제1 실린더(520)의 피스톤(522)의 중심축과 커넥팅 로드(524)의 중심축 사이에 소정의 편차를 두어 위치시킴으로써 가능해진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 실린더(520)의 작동에 의해 연결판(510)이 수평상태로 이동하더라도, 연결판(510) 상에 형성된 래크(512) 및 가이드 레일(514)과 레일부(110, 210) 상에 형성된 래크(112, 212) 및 가이드 레일(114, 214)은 서로 어긋난 위치에 놓이게 된다. 이는 연결판(510)이 수평상태에 놓일 때, 연결판(510) 상에 형성된 래크(512) 및 가이드 레일(514)과 레일부(110, 210) 상에 형성된 래크(112, 212) 및 가이드 레일(114, 214)이 단락되지 않고 연속적으로 연결될 수 있도록 하기 위한 것으로, 연결판(510)이 수직상태에 놓일 때, 대기실(100) 측 레일부(110)의 래크(112)와 가이드 레일(114)이 연결판(510)과 간섭되는 것을 피하기 위한 개구부(516a, 516b)가 연결판(510)에 형성되어 있다.

연결판(510) 상에 형성된 래크(512) 및 가이드 레일(514)과 레일부(110, 210) 상에 형성된 래크(112, 212) 및 가이드 레일(114, 214)을 서로 일직선이 되도록 정렬시키기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 연결판(510)과 지지판(502)은 레일부(110, 210)의 폭방향으로 수평이동된다. 지지판(502)의 수평이동을 원활하게 하 기 위해 지지판(502)의 하측에는 폭방향으로 복수의 가이드 레일(504)이 설치되고, 지지판(502)의 저면에 가이드 레일(504)과 대응하는 형상을 가지는 복수의 무빙 블럭(506)이 결합된다. 가이드 레일(504)은 가이드 레일(114, 214)에 횡으로 놓인 지지프레임(542) 상에 각각 설치되며, 지지프레임(542)은 고정판(544)에 의해 서로 결합되어 있다.

도 5는 브릿지 유닛(500)의 연결판(510)과 지지판(502)을 폭방향으로 이동시키기 위한 구조를 보인 평면도이고, 도 6은 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도시된 바와 같이, 고정판(544) 상에는 구동부(도시되지 않음)에 의해 진퇴운동하는 피스톤(532)을 가지는 제2의 공압 또는 유압 실린더(530)가 폭방향으로 설치되어 있다. 제2 실린더(530)의 작동에 의해 연결판(510)과 지지판(502)이 수평이동된다.

피스톤(532)의 선단(532a)과 지지판(502)은 가동판(556)과 앵글부재(558)를 통해 연결되어 있다. 앵글부재(558)는 ‘ㄱ’자 형상이고, 지지판(502)의 하면에 고정되어 있다. 가동판(556)은 상부에 지지판(502)의 하면과 구름 접촉하기 위한 롤러(556a)를 가지며, 하부에서 피스톤(532)의 선단(532a)에 고정되어 있다.

가동판(556)은 가이드 로드(552)를 따라서 이동된다. 가이드 로드(552)는 일단에서 지지판(502)의 하면에 고정된 스프링 홀더(554a)에 고정되어 있고 타단에서 앵글부재(558)와 결합되어 있다. 가이드 로드(552)는 가동판(556)의 상부를 관통하고 있으며, 가동판(556)과 스프링 홀더(554a) 사이에 스프링(554)이 가이드 로드(552)에 감겨 개재되어 있다. 스프링(554)은 약간 압축되어 설치된다.

연결판(510)의 하면에 제1 스토퍼(518)가 마련되고, 제1 스토퍼(518)와 접촉하여 지지판(502)과 연결판(510)의 위치를 한정하는 제2 스토퍼(548)가 지지프레임(542)의 일측에 마련된다. 지지판(502)이 이동되어 연결판(510)의 래크(512) 및 가이드 레일(514)과 레일부(110, 210) 상에 형성된 래크(112, 212) 및 가이드 레일(114, 214)을 서로 일직선이 되도록 정렬될 때, 제1 스토퍼(518)와 제2 스토퍼(548)가 접촉하도록, 이들의 위치가 정해져 있다.

제2 실린더(530)의 피스톤(532)이 제2 실린더(530) 내부로 인입되면, 피스톤 로드(532)의 선단(532a)이 도 6의 우측으로 이동되고, 동시에 가동판(556)도 우측으로 이동된다. 그러면, 스프링(554)은 약간 압축되면서 지지판(502)이 우측으로 이동되어, 연결판(510)은 비정렬상태(도 3참조)에서 정렬상태(도 4참조)로, 즉 도 5의 화살표 방향으로 이동된다. 제1 스토퍼(518)와 제2 스토퍼(548)가 접촉하면, 지지판(502)은 정지한다. 제2 실린더(530)는 제1 스토퍼(518)와 제2 스토퍼(548)가 접촉한 후에도 피스톤을 내부로 더 인입시키도록 작동된다. 스프링(554)이 가동판(556)으로부터 스프링 홀더(554a)를 도 6의 우측으로 가압하도록 작용하므로, 제2 실린더(530)의 피스톤의 인입 행정이 완료된 후 지지판(502)은 정렬상태에 유지된다. 스프링(554)의 작용에 의해, 제2 실린더(530)의 인입 행정의 종료시 피스톤(532)의 선단(532a)이 위치하는 지점은 제1 및 제2 스토퍼(518, 548)가 접촉하게 되는 지점 이상으로 설정될 수 있다.

도 4의 정렬상태에서 지지판(502)을 비정렬상태로 이동시키는 경우, 제2 실린더(530)는 인출 행정을 실행한다. 그러면, 피스톤(532)의 선단(532a)이 앵글부 재(558)에 접촉하게 되고, 제2 실린더(530)의 인출 행정에 의해 지지판(502)은 정렬상태에서 비정렬상태(도 3 참조)로 이동된다. 제2 실린더(530)의 인출 행정이 완료되면, 지지판(502)은 그 위치에 유지된다. 가동판(556)과 스프링 홀더(554a) 사이에서 스프링(554)의 팽창력이 작용하고 있으므로, 지지판(502)은 제2 실린더(530)의 인출 행정 종료시 피스톤 로드(532)의 선단(532a)의 위치로부터 벗어나는 것이 억제된다. 이후, 상술한 바와 같은 제1 실린더(520)와 커넥팅 로드(524)의 연동에 의해 연결판(510)은 도 2의 수직상태로 이동된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이송유닛(400)의 이송체(410)는 레일부(110, 210) 상에 위치하는 하층부(410a)와, 하층부(410a)의 상부를 덮고 상하이동가능하게 결합되는 상층부(410b)로 이루어진다. 하층부(410a)의 바닥판 배면에는 레일부(110, 210)의 래크(112, 212) 및 브릿지 유닛(500)의 래크(512)와 이물림되는 스퍼기어(412a)와 가이드 레일(114, 214, 514)에 대응하여 형성되는 복수의 무빙 블럭(412b)이 구비되어 있다. 이송체(410)의 내부에는 구동축(411a)의 선단에 스퍼기어(412a)가 결합되어 스퍼기어(412a)를 회전시키기 위한 제1 구동수단(411)이 설치된다.

또한, 이송체(410)의 내부에는 상층부(410b)를 하층부(410a)에 대해 상대승강시키기 위한 구동력을 발생시키는 제2 구동수단(413)과, 제2 구동수단(413)의 회전력을 직선운동으로 변환시키기 위한 제1 동력변환수단(414)과, 제1 동력변환수단(414)과 상층부(410b)를 연결하고 제1 동력변환수단(414)의 직선운동을 상층부(410b)의 승강운동으로 변환시키기 위한 제2 동력변환수단(415)이 설치된다.

상세히 설명하면, 제1 동력변환수단(414)은 제2 구동수단(413)의 구동축(도시되지 않음)의 선단에 결합된 구동풀리(414a)와, 하층부(410a)의 바닥에 회전가능하게 설치된 종동풀리(414b)와, 구동풀리(414a)와 종동풀리(414b)의 외주면에 동시에 감기고 이들을 연동시키기 위한 벨트(414c)와, 종동풀리(414b)의 중심에 일단이 결합되어 함께 회전하고 레일부(110, 210)의 연장방향을 따라 길이가 긴 리드 스크류(414d)와, 리드 스크류(414d)에 나사 결합되어 리드 스크류(414d)의 회전에 따라 직선이동하는 너트(414e)를 포함한다.

제2 동력변환수단(415)은 너트(414e)의 적어도 일측면에 결합되고 리드 스크류(414d)와 직각으로 수평연장되는 연결축(415a)과, 하단이 연결축(415a)에 회전가능하게 결합되고 상단이 상층부(410b)의 일측에 회전가능하게 결합되는 제1 링크(415b)와, 제1 링크(415b)의 중심부에서 제1 링크(415b)와 X자 형상으로 교차결합되고 하단이 하층부(410a)의 바닥에 회전가능하게 결합되고 상단이 상층부의 일측에 회전가능하게 결합되는 제2 링크(415c)로 이루어진다.

상술한 바와 같은 동력변환 메커니즘에 의해, 제2 구동수단(413)이 구동하면 리드 스크류(414d)가 회전하고, 너트(414e)는 리드 스크류(414d)를 따라 직선이동하고, 연결축(415a)에 의해 너트(414e)에 연결된 제1 링크(415b)의 하단이 너트(414e)와 함께 직선이동하게 된다. 예를 들어, 제1 링크(415b)의 하단이 제2 링크(415c)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 직선이동하면, 제1 링크(415b)와 제2 링크(415c)의 X자형 교차결합구조에 의해 제1 링크(415b)와 제2 링크(415c)의 상단이 모두 하강하게 된다. 따라서, 제1 링크(415b)와 제2 링크(415c)의 상단이 회전 가능하게 결합되어 있는 상층부(410b)가 하강하게 된다. 반대로, 제1 링크(415b)의 하단이 제2 링크(415c)의 하단에 근접하는 방향으로 직선이동하면, 제1 링크(415b)와 제2 링크(415c)의 X자형 교차결합구조에 의해 제1 링크(415b)와 제2 링크(415c)의 상단과 이에 회전가능하게 결합된 상층부(410b)가 모두 상승하게 된다.

상층부(410b)의 안정적인 승강운동을 확보하기 위해, X자형으로 교차결합되는 제1 및 제2 링크(415c)의 조합체를 2개로 구비하여 너트(414e)의 좌우 양측에 각각 대칭으로 배치시키는 것이 바람직하다. 또한, 하층부(410a)의 바닥판과 상층부(410b)의 상판 내면에 리드 스크류(414d)와 평행하게 직선의 가이드 레일(416a)을 설치하고, 제1 링크(415b)의 하단과 제2 링크(415c)의 상단에 가이드 레일(416a)에 대응되는 무빙 블럭(416b)이 결합되어 무빙 블럭(416b)이 가이드 레일(416a)을 따라 직선 슬라이딩되도록 구성하는 것이 바람직하다.

셔틀 테이블(420)은 이송체(410) 상에서 수평으로 최소한 180°의 각도로 회전가능하게 결합된다. 이송체(410)의 회전을 위해, 상층부(410b)의 내부 저면 부근에 제3 구동수단(417)이 고정되고, 제3 구동수단(417)의 구동축(417a)에 구동풀리(417b)가 결합된다. 상층부(410b)의 상판 상면에는 와이어 레이스 베어링(wire race bearing)(419)이 결합된다. 와이어 레이스 베어링(419)은 상층부(410b)의 상판에 고정되는 링형상의 외륜(419a)과, 외륜(419a)의 내주면과의 사이에 볼 등을 개재하여 회전가능하게 결합되는 내륜(419b)을 포함한다. 내륜(419b)의 중심에는 원통형상의 회전축(418)이 관통결합되고, 회전축(418)의 하단에는 종동풀리(417c)가 결합된다. 구동풀리(417b)와 종동풀리(417c)는 이들 외주면에 감겨 구비되는 벨 트(417d)에 의해 연동하여 함께 회전한다. 와이어 레이스 베어링(419)의 내륜(419b)은 외륜(419a)보다 두께가 조금 더 크게 형성되어 외륜(419a)보다 상측으로 일부 돌출되고, 내륜(419b)의 상면에 셔틀 테이블(420)의 저면이 결합되어 함께 회전하게 된다.

상기의 구성에 의해, 제3 구동수단(417)이 구동하면, 제3 구동수단(417)의 구동력은 구동풀리(417b), 벨트(417d) 및 종동풀리(417c)를 통해 회전축(418)에 전달되고, 회전축(418)에 결합된 와이어 레이스 베어링(419)의 내륜(419b)이 외륜(419a)에 의해 회전이 안정적으로 지지된 상태에서 내륜(419b)과 함께 셔틀 테이블(420)이 회전하게 된다.

셔틀 테이블(420)의 측벽 내면에는 크레이들(430)의 이동을 가이드하기 위한 가이드 홈(424)이 길이방향으로 형성되어 있고, 크레이들(430)을 이송하기 위한 이송판(422)이 왕복이동가능하게 구비된다. 이송판(422)의 상면에는 복수의 돌기(423)가 형성되어 있고, 크레이들(430)의 저면에는 돌기(423)와 대응하는 위치에 복수의 삽입홈(도시되지 않음)이 형성되어 있다. 셔틀 테이블(420)의 내부에는 이송판(422)을 직선이동시키기 위한 구동수단(도시되지 않음)과, 구동수단의 구동력을 전달하여 이송판(422)을 왕복이동시키기 위한 동력전달수단(도시되지 않음)이 구비되는데, 이러한 이송메커니즘은 여러 실시예로서 구현가능한 것으로, 상세한 구조 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는, 상기와 같이 구성된 PET-MRI 퓨전영상시스템의 동작 프로세스에 대해 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 PET-MRI 퓨전영상시스템의 작동 전 대기상태는 크레이들(430) 상에 환자를 용이하게 눕힐 수 있도록 이송유닛(400)의 셔틀 테이블(420)의 상층부(410b)가 하강한 상태이고, MRI룸(200)과 PET룸(300)의 차폐문(202, 302)이 모두 폐쇄된 상태이다. 이러한 대기상태에서, 환자의 머리가 MRI룸(200)을 향하도록 이송유닛(400)의 크레이들(430) 상에 환자를 눕힌다.

도 8에 도시된 바와 같이, 폐쇄되어 있던 MRI룸(200)의 차폐문(202)이 개방되고, 이송유닛(400)의 승강을 위한 제2 구동수단(413, 도 7참조)이 구동되고, 그 구동력은 리드 스크류(414d)에 대한 너트(414e)의 직선운동으로 변환되고, X자형으로 교차결합된 제1 및 제2 링크(415c)의 작동에 의해 상층부(410b)는 하층부(410a)에 대해 상승한다. 이 때, 상층부(410b)의 상승높이는 크레이들(430)이 MRI본체(220)의 검사대(222) 상에 안착될 수 있도록 설정된 높이이다.

MRI룸(200)의 차폐문(202)의 폐쇄상태시 수직상태를 유지하던 브릿지 유닛(500)의 연결판(510)이 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 실린더(520, 도 3참조)와 커넥팅 로드(524)의 작용에 의해 회동하여 수평상태로 이동하고, 제2 실린더(530, 도 5참조)의 작용에 의해 레일부(110, 210)와 정렬상태로 된다. 이송유닛(400)의 이송을 위한 제1 구동수단(411, 도 7참조)이 구동하고, 제1 구동수단(411)의 구동력은 하층부(410a)의 바닥판 배면에 구비된 스퍼기어(412a)를 회전시키고, 대기실(100)의 레일부(110)의 상면에 설치되는 래크(112)와의 이물림에 의해 이송체(410)는 대기실(100)의 레일부(110)에서 브릿지 유닛(500)의 연결판(510)을 거쳐 MRI룸(200)의 레일부(210)로 이동된다. 이 때, 이송체(410)의 하층부(410a)에 장착 된 복수의 무빙 블럭(412b)과 가이드 레일(114, 214, 514)에 의해 이송체(410)의 보다 안정적인 이동이 수행된다.

이송체(410)가 MRI룸(200)의 내부로 완전히 이동하여 위치된 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 수평상태의 브릿지 유닛(500)의 연결판(510)이 스프링(534)의 작용에 의해 레일부(110, 210)와 비정렬상태로 되고, 제1 실린더(520)와 커넥팅 로드(524)의 작용에 의해 수직상태로 동작하고, 개방되어 있던 MRI룸(200)의 차폐문(202)이 폐쇄된다. 이는 MRI룸(200)을 외부와 차폐하여 MRI본체(220)에서 사용되는 초고자장이 PET본체(320)의 정상적인 작동에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위함이다.

MRI룸(200)의 차폐문(202)이 완전히 폐쇄되면, 셔틀 테이블(420)에 설치된 이송판(422)이 MRI본체(220)측을 향해 이동하고, 이에 의해 셔틀 테이블(420) 상에 적재된 크레이들(430)은 이송판(422)에 의해 MRI본체(220)의 검사대(222)상에 안착되도록 이송된다. 이후, 이송체(410)의 상층부(410b)가 약간 하강하게 되는데, 이는 이송판(422)의 돌기(423)를 크레이들(430)의 삽입홈으로부터 완전히 분리시키기 위함이다.

크레이들(430)이 안착된 상태에서 검사대(222)는 MRI본체(220)의 내부로 인입되어 환자에 대한 검사가 이루어지고, 검사완료후 크레이들(430)과 검사대(222)는 MRI본체(220)의 외부로 인출된다. 이송체(410)의 상층부(410b)는 원래의 위치로 상승하고, 이송판(422)의 돌기(423)는 크레이들(430)의 저면에 형성된 삽입홈에 끼워지게 된다. 이송판(422)이 MRI본체(220)로부터 이격되는 방향을 이동함으로써 크 레이들(430)은 검사대(222)의 상부로부터 크레이들(430)의 상부로 이송된다.

이후, 도 11에 도시된 바와 같이, 폐쇄되었던 MRI룸(200)의 차폐문(202)이 개방되고, 수직상태였던 브릿지 유닛(500)의 연결판(510)은 수평상태로 회동하여 MRI룸(200) 측의 레일부(210)와 대기실(100) 측의 레일부(110)를 연결시킨다.

이송유닛(400)의 이송을 위한 제1 구동수단(411)이 구동하고, 제1 구동수단(411)의 구동력은 스퍼기어(412a)를 회전시키고, MRI룸(200)의 레일부(210)의 상면에 설치되는 래크(212)와의 이물림에 의해 이송체(410)는 MRI룸(200)의 레일부(210)에서 브릿지 유닛(500)의 연결판(510)을 거쳐 대기실(100)의 레일부(110)로 이동된다.

이송유닛(400)이 대기실(100) 내로 인입된 후, 제1 구동수단(411)의 구동이 중지되어 이송유닛(400)이 대기실(100) 내에 정지된 상태가 되고, 브릿지 유닛(500)의 연결판(510)은 수직상태로 회동한다. 이후, 셔틀 테이블(420)의 회전을 위한 제3 구동수단(417)이 구동하고, 제3 구동수단(417)의 구동력은 와이어 레이스 베어링(419)을 통해 셔틀 테이블(420)을 180° 수평 회전시켜 환자의 머리가 MRI룸(200)에서 PET룸(300)을 향하도록 한다. MRI룸(200)의 차폐문(202)이 폐쇄되고, PET룸(300)의 차폐문(302)이 순차적으로 개방된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제1 구동수단(411)의 구동에 의해, 이송유닛(400)은 PET룸(300)의 소정위치까지 진행한 후 정지하게 된다. PET룸(300)의 차폐문(302)의 폐쇄되고, 셔틀 테이블(420) 상의 이송판(422)을 이동시켜 크레이들(430)을 PET본체(320)의 진단부위 내로 일부 이송시킨다. PET본체(320)를 이용한 진단이 완료되면, 이송판(422)을 원래 위치로 복귀시켜 PET본체(320) 내로 일부 인입되어 있던 크레이들(430)을 셔틀 테이블(420) 상에 복귀시킨다.

PET룸(300)의 차폐문(302)이 개방되고, 제1 구동수단(411)이 구동하여 이송유닛(400)은 대기실(100)로 복귀된다. PET룸(300)의 차폐문(302)은 폐쇄되고, 제2 구동수단(413)이 구동하여 이송체(410)의 상층부(410b)가 가장 낮은 위치로 하강하여 도 1의 대기상태로 복귀된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 PET-MRI 퓨전영상시스템은 PET본체와 MRI본체를 일직선 상으로 연결하면서 MRI의 초고자장이 PET의 정상적인 작동에 악영향을 미치는 것을 방지하고, 환자의 이동을 최소화하여 신속한 검사가 이루어지도록 하는 효과를 가진다. 이와 같이 MRI와 PET의 장점을 모아 뇌세포의 유전자 및 분자과학적 변화(HRRT)를 초고해상도 MRI 3차원 영상으로 나타냄으로써, 분자과학적 변화를 미리 감지하여 뇌종양, 알츠하이머, 뇌출혈 등은 물론 우울증, 정신분열증, 자폐증 등 뇌질환의 발병을 미리 차단할 수 있는 가능성을 열었으며, 유전자의 기능을 시각적인 영상으로 관찰함으로써 유전자 단계에서의 이상을 조기에 발견할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

바닥에 레일부가 설치되는 대기실과;

MRI본체를 수용하고 차폐문에 의해 상기 대기실과 구획되도록 구비되고, 상기 대기실의 레일부와 일직선으로 정렬된 레일부가 바닥에 설치되는 MRI룸과;

상기 대기실을 중심으로 상기 MRI룸과 대향하는 위치에서 PET본체를 수용하여 구비되고, 상기 대기실의 레일부가 연장되어 바닥에 설치되는 PET룸과;

상기 대기실, MRI룸 및 PET룸의 레일부를 따라 이동하고, 상부에 환자를 누운 상태로 지지하기 위한 이송유닛과;

상기 대기실의 레일부와 상기 MRI룸의 레일부 사이에서 상기 차폐문의 개폐공간을 제공하고, 상기 대기실의 레일부와 상기 MRI룸의 레일부를 선택적으로 연결하여 상기 이송유닛이 상기 대기실과 상기 MRI룸 사이를 왕복이동할 수 있도록 하는 브릿지 유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제1항에 있어서, 상기 대기실의 레일부와 상기 MRI룸의 레일부의 상면에 레일부의 길이방향을 따라 연장되는 적어도 하나의 래크가 구비되고,

상기 이송유닛은 상기 래크와 이물림되는 기어와, 상기 기어를 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 제1 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제2항에 있어서, 상기 대기실의 레일부와 상기 MRI룸의 레일부의 상면에 레일부의 길이방향을 따라 연장되는 적어도 하나의 가이드 레일이 구비되고,

상기 이송유닛은 상기 가이드 레일에 접촉하여 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 복수의 무빙 블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이송유닛은 상기 레일부를 따라 이동하는 이송체와, 상기 이송체의 상부에 수평으로 회전가능하게 결합되는 셔틀 테이블과, 상기 셔틀 테이블의 상면에 슬라이딩가능하게 장착되는 크레이들을 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제4항에 있어서, 상기 이송체는 상기 레일부에 접촉하여 이동하는 하층부와, 상기 하층부의 상부를 덮고 승강가능하게 결합되는 상층부로 이루어진 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제5항에 있어서, 상기 이송체에는 상기 상층부를 상기 하층부에 대해 승강시키기 위한 구동력을 발생시키는 제2 구동수단과, 상기 제2 구동수단의 구동력을 직선운동으로 변환시키기 위한 제1 동력변환수단과, 상기 제1 동력변환수단과 상기 상층부를 연결하고 상기 제1 동력변환수단의 직선운동을 승강운동으로 변환시키기 위한 제2 동력변환수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스 템.
제6항에 있어서, 상기 제1 동력변환수단은 상기 제2 구동수단에 의해 회전하는 구동풀리와, 상기 하층부의 바닥판에 회전가능하게 설치된 종동풀리와, 상기 구동풀리와 종동풀리의 외주면에 감기는 벨트와, 상기 종동풀리의 중심에 일단이 결합되어 함께 회전하고 상기 레일부의 연장방향을 따라 길이가 긴 리드 스크류와, 상기 리드 스크류에 나사 결합되어 상기 리드 스크류의 회전 시 직선이동하는 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제7항에 있어서, 상기 제2 동력변환수단은 상기 너트의 적어도 일측면에 결합되고 상기 리드 스크류와 직각으로 수평연장되는 연결축과, 하단이 상기 연결축에 회전가능하게 결합되고 상단이 상기 상층부의 일측에 회전가능하게 결합되는 제1 링크와, 상기 제1 링크의 중심부에서 교차결합되고 하단이 상기 하층부의 바닥에 회전가능하게 결합되고 상단이 상기 상층부의 일측에 회전가능하게 결합되는 제2 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제8항에 있어서, 상기 하층부의 바닥판과 상기 상층부의 상판에는 상기 리드 스크류의 길이방향으로 연장된 가이드 레일이 형성되고,

상기 제1 링크의 하단과 상기 제2 링크의 상단에는 상기 가이드 레일에 접촉하여 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 무빙 블럭이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제4항에 있어서, 상기 이송체에는 상기 셔틀 테이블을 수평으로 회전시키기위한 구동력을 발생시키는 제3 구동수단과, 상기 제3 구동수단에 의해 회전하는 구동풀리와, 상기 구동풀리와 벨트에 의해 연결되어 연동하는 종동풀리와, 상기 종동풀리의 중심에 일단이 결합되어 함께 회전하는 회전축과, 상기 이송체에 고정되는 링형상의 외륜과 상기 외륜의 내주면에 회전가능하게 결합되고 그 중심부에 상기 회전축이 결합되고 그 상면에 상기 셔틀 테이블이 결합된 내륜을 포함하는 와이어 레이스 베어링이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제4항에 있어서, 상기 셔틀 테이블에는 직선왕복이동가능하게 결합되고 상면에 복수의 돌기가 형성된 이송판이 구비되고,

상기 크레이들의 저면에는 상기 이송판의 돌기와 대응하는 위치에 상기 돌기가 삽입되는 복수의 삽입홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제3항에 있어서, 상기 브릿지 유닛은 상기 대기실의 레일부와 상기 MRI룸의 레일부 사이에서 수평으로 배치되고 상기 레일부의 폭방향으로 이동가능하게 구비되는 지지판과, 상기 지지판 상에 위치하고 상기 이송유닛이 그 상측으로 통과가능한 연결판과, 상기 연결판을 상기 지지판에 대해 수직으로 회동시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제12항에 있어서, 상기 수단은 상기 지지판의 상면 일측에 일단이 회동가능하게 결합되고 진퇴운동가능한 피스톤을 가지는 공압 또는 유압 실린더와, 일단이 상기 실린더의 피스톤의 선단에 연결되고 타단이 상기 연결판에 연결되는 커넥팅 로드와, 상기 실린더의 피스톤을 작동시키기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 연결판의 상면에는 상기 레일부의 래크 및 가이드 레일과 대응하는 적어도 하나의 래크와 가이드 레일이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제14항에 있어서, 상기 브릿지 유닛은 상기 연결판에 형성된 래크 및 가이드 레일을 상기 레일부에 형성된 래크 및 가이드 레일과 일직선으로 정렬시키기 위해 상기 연결판을 수평이동시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.
제15항에 있어서, 상기 수단은, 진퇴운동가능한 피스톤을 가지고 상기 브릿지 유닛에 고정된 공압 또는 유압 실린더와, 상기 지지판에 고정된 제1 스토퍼와, 상기 연결판에 형성된 래크 및 가이드 레일과 상기 레일부에 형성된 래크 및 가이 드 레일이 정렬될 때 상기 제1 스토퍼와 접촉하도록 상기 브릿지 유닛에 배치된 제2 스토퍼와, 상기 피스톤의 선단과 상기 지지판 사이에 배치된 스프링을 포함하고,

상기 피스톤의 선단은 상기 지지판에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 PET-MRI 퓨전영상시스템.