KR101126047B1

KR101126047B1 - Ｐｅｔ－ｍｒｉ 시스템의 ｐｅｔ 장치를 위한 ｒｆ 차폐박스

Info

Publication number: KR101126047B1
Application number: KR1020090122870A
Authority: KR
Inventors: 박현욱; 송명성
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2012-03-29
Also published as: KR20110066287A

Abstract

본 발명은 생체 조직에 대한 정보를 포함하는 영상을 비침습적으로 획득하기 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양전자방출단층촬영기술(positron emission tomography, PET)과 자기공명영상촬영기술(magnetic resonance imaging, MRI)을 결합하여 인체 조직 내부의 기능적(functional), 분자적(molecular) 정보뿐만 아니라, 해부학적 정보까지도 그려내는 고해상도 융합 영상을 제공하는 기술에 관한 것이다.

본 발명에 따른 RF 차폐장치는 양전자방출단층촬영기술(PET)과 자기공명영상촬영기술(MRI)을 결합한 PET-MRI 시스템 내부에 위치하고, 비자성 재질의 제1 RF 차폐박스, 제1 RF 차폐박스에 접속되고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제1 RF 차폐관, MRI 마그네트(magnet)와의 거리가 제1 RF 차폐박스보다 상대적으로 더 먼 거리에 위치하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐박스, 제1 및 제2 RF 차폐박스 사이를 연결하고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐관, 제2 RF 차폐박스에서 외부로 광케이블이 통과하는 광케이블 통로 및 제1 및 제2 RF 차폐박스 내부로 전원을 공급하는 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관을 포함한다.

본 발명에 의하면, PET-MRI 시스템의 MRI RF 차폐공간 내부에 위치하는 RF 차폐박스에서 PET 장치의 신호를 처리하여 신호대 잡음비의 향상 및 EMI 필터의 수를 줄일 수 있다.

PET, MRI, PET-MRI 시스템, RF 차폐

Description

ＰＥＴ－ＭＲＩ 시스템의 ＰＥＴ 장치를 위한 ＲＦ 차폐박스{RF SHIELD BOX FOR PET APPARATUS WITH PET - MRI SYSTEM}

환자의 진단을 위해 사용되는 의료 영상은 일반적으로 크게 구조적인 영상과 기능적인 영상으로 분류된다. 구조적인 영상은 인체의 구조 및 해부학적 영상을 의미하고, 기능적인 영상은 인체의 인지, 감각기능 등에 대한 기능 정보를 직접 또는 간접적인 방법으로 영상화하는 것이다. 구조 영상 기술에는 CT, MRI 등이 있고, 인체의 생리적, 생화학적 작용을 관찰하여 기능 정보를 영상화하는 기술로서는 PET가 널리 사용되고 있다.

PET는 비침습적으로 인체 기능을 계량화하는 강력한 생물학적 영상 도구로 서, 방사성 활성을 갖는 양전자 방출 동위원소로 표지된 생물학적 탐지자(probe) 분자를 체내에 주입한 후, 방사능의 분포를 단층촬영으로 재구성하여 영상화하여 인체의 각 장기 내의 생리적, 생화학적인 반응을 정량화할 수 있다. PET에 의해 제공되는 뇌, 장기 등의 인체 구조에 대한 기능적, 분자학적 정보는 질병의 병인 연구, 진단 예후 판정 및 항암 치료 후 경과관찰 등에 유용하게 이용할 수 있다. 그러나, PET에 의해 획득된 영상은 MRI나 CT 등에 의해 얻어진 영상에 비해 해부학적인 해상도가 떨어지기 때문에 병변 부위에 대한 정확한 해부학적 위치나 주위 장기와의 관계 등을 규명하는데 어려운 단점이 있다. 또한, PET에서 정확한 정량적 결과를 얻기 위해서는 무엇보다도 정확한 감마선 감쇄보정이 필요하고 이를 위해선 정확한 감쇄 정수의 계산이 요구되지만, 핵종을 이용하여 투과(transmission) 촬영한 영상의 해상도와 감도가 낮은 경우에는 정확한 감쇄정수를 추출할 수 없기 때문에 PET 영상의 정확도가 떨어질 수 밖에 없다.

CT는 X-선과 컴퓨터를 이용하여 인체의 구조를 단면으로 재구성해 내는 진단용 검사장비의 일종으로, 인체 장기의 해부학적 변화를 비교적 쉽고 정확하게 반영하기 때문에 병소의 위치와 형태를 관찰하는데 좋은 검사방법이지만, 병소의 특성 평가와 조기 진단이 어렵고, 치료 후 병소 변화에 대한 평가도 어려운 단점이 제기되어왔다. 또한, 환자가 방사선에 노출된다는 점과, 혈관을 촬영하거나 조직의 특성을 파악하기 위해 종종 사용되는 조영제라는 약물이 신부전 환자나 약물 과민반응 환자에게 위험할 수 있다는 점도 CT의 단점으로 지적되고 있다.

현재 해부학적 영상으로 임상 및 연구에서 가장 많이 활용되고 있는 MRI는, CT와는 달리 핵자기 공명(nuclear magnetic resonance, NMR) 원리를 이용하여 인체의 해부학적 변화를 감지하기 때문에, 방사선에 노출되지 않아 인체에 무해하며 다른 영상 장비에 비해 고해상도의 해부학적인 정보를 얻을 수 있다. 이 때문에, MRI는 근육과 인대, 뇌 신경계, 종양 등 연부조직을 촬영하는데 상당히 유용하며 최근에는 유방암, 간암, 난소암, 자궁경부암 등 연부조직 암의 범위를 파악하는 데에도 널리 활용되고 있으나, 앞서 언급한 바와 같이, MRI는 해부학적 영상을 제공하는 영상 기기이기 때문에, PET을 통해 얻을 수 있는 것과 같은 직접적인 분자학적, 기능적 정보는 제공하지 않는다.

이상 살펴본 바와 같은 PET, CT, MRI의 특성을 감안하여, 본 기술분야에서는 이들 PET, CT 및 MRI의 장점을 결합하기 위한 시도가 있어 왔다. 예컨대, 신체의 대사활동 이상 여부를 검사하는 기존의 PET와 몸의 구조적 이상 유무를 검사하는 CT를 접목시켜 PET의 기능적, 분자학적 정보와 CT의 해부학적 정보를 동시에 얻음으로써 기존의 PET보다 진단의 정확성을 증가시킨 PET-CT 시스템이 개발되었으며, 보다 고해상도의 해부학적 정보를 얻으면서 CT가 가지고 있는 인체의 유해성을 극복하기 위해 PET-CT에서 CT를 MRI로 대체한 PET-MRI 시스템도 개발되고 있다.

도 1은 기존의 PET-MRI 시스템(100)의 구조를 나타내는 도면이다.

기존의 PET-MRI 시스템(100)은 PET 장치, MRI 장치, ADC(analog to digital converter, 112a) 및 데이터 프로세서(data processor, 112b)를 포함한다.

PET 장치는 PET 검출기(detector, 130) 및 프리-엠프(pre-amp, 111)를 포함한다.

PET 검출기(130)는 MRI 마그네트(magnet, 140) 안쪽에서 위치하며, 양전자 신호를 검출하여 전기신호로 변환하여 프리-엠프(111)로 전달한다.

프리-엠프(111)는 직렬 또는 겹쳐져 배치되고, PET 검출기(130)에서 전달된 전기신호를 증폭하며 증폭된 전기신호를 ADC(112a) 및 데이터 프로세서(112b)로 전달한다.

ADC(112a)는 프리-엠프(111)에서 증폭되어 전달된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 데이터 프로세서(112b)는 디지털 신호의 영상처리를 수행한다.

또한, MRI 장치의 가동으로 발생하는 강한 고주파와 고자장으로부터 PET 장치의 여러 구성기기들을 보호하고, PET 장치의 신호가 가지는 신호대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)의 향상을 위해 PET 장치의 구성기기들을 연결하는 케이블(cable)들은 RF 신호의 차폐를 위해 EMI 차폐 (electromagnetic interference shield, 120) 구조를 가지고 있다.

MRI 장치는 MRI 마그네트(140), MRI RF 코일(coil, 150) 및 MRI RF 차폐공간(shield room, 160)을 포함한다.

MRI RF 코일(150)은 MRI 마그네트(140)의 내부에 위치하며, MRI 마그네트(140)와 함께 대상 생체로부터 나오는 미세한 RF 신호를 입력받고, 입력받은 RF 신호를 통해 MRI 장치는 영상을 재구성한다.

결국 MRI 장치는 생체로부터 나오는 미세한 RF 신호를 MRI RF 코일(150)로부터 받아 영상을 재구성하는 장비로서, 대상 생체가 아닌 그 밖의 외부의 RF 신호가 MRI RF 코일(150)에 입력되면 재구성된 영상의 신호대 잡음비 저하 및 영상에 나타 나는 인공물(artifact)을 생성하는 원인이 된다.

따라서, MRI 장치에 포함되는 구성 기기들은 외부에서 입력되는 RF 신호로부터 차폐된 공간(160)에 설치되고, 또한 MRI RF 차폐공간(160) 내부에 존재하는 PET 장치의 여러 구성기기로부터 발생되는 RF 신호를 차폐하는 것도 필요하다. 즉, 도 1과 같이 PET 장치와 MRI 장치가 함께 구성될 때 PET 장치가 포함하는 구성기기들 간의 연결 케이블은 RF 신호의 차폐를 위해 EMI 차폐(120)가 되어있어야 한다.

결국, 연결 케이블은 RF 신호의 차폐를 위한 EMI 차폐(120)로 인해서 연결 케이블의 전체 굵기가 굵어진다.

또한, MRI RF 차폐공간(160) 내부에서 외부로 PET 장치의 신호를 전달하는 케이블을 연결할 때에 RF 신호의 차폐를 위해 EMI 필터(filter, 115)를 거치게 되며, PET 장치가 가지는 채널의 개수만큼 연결 케이블이 필요하므로 채널의 개수가 많은 경우 그와 같은 많은 개수의 EMI 필터(115)가 필요하게 된다.

본 발명은 PET-MRI 시스템의 MRI RF 차폐공간 내부에 위치하는 RF 차폐박스에서 PET 장치의 신호를 처리하여 신호대 잡음비의 향상을 달성하고, EMI 필터의 수를 줄이는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 RF 차폐장치는 양전자방출단층촬영기술(positron emission tomography, PET)과 자기공명영상촬영기술(magnetic resonance imaging, MRI)을 결합한 PET-MRI 시스템 내부에 위치하고, 비자성 재질의 RF 차폐박스, RF 차폐박스에 접속되고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 RF 차폐관, RF 차폐박스에서 외부로 광케이블이 통과하고, RF 차폐박스 내부로 전원을 공급하는 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관을 포함하며, 상기 RF 차폐박스는 프리-엠프(pre-amp), 전원분배기, ADC(analog to digital converter) 및 데이터 프로세서 중 적어도 하나와 광신호변환기를 포함한다.

광케이블이 통과하는 별도의 광케이블 통로가 상기 RF 차폐박스에 접속되는 것이 바람직하다.

RF 차폐박스는 제1 RF 차폐박스 및 제2 RF 차폐박스로 구분되고, 제2 RF 차폐박스는 MRI 마그네트(magnet)와의 거리가 제1 RF 차폐박스보다 상대적으로 더 먼 거리에 위치하며, RF 차폐관은 제1 RF 차폐박스에 접속되며, 전원케이블 차폐관은 제2 RF 차폐박스에 접속되고, 제1 및 제2 RF 차폐박스 사이를 연결하고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

광케이블이 통과하는 별도의 광케이블 통로가 제2 RF 차폐박스에 접속되는 것이 바람직하다.

프리-엠프 및 전원분배기는 MRI 마그네트와 가까운 위치에 포함되고, ADC, 데이터 프로세서, 광신호변환기는 MRI 마그네트와 먼 위치에 포함되는 것이 바람직하다.

RF 차폐박스는 적어도 1개 이상의 쿨링팬 및 공기유입관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

제1 RF 차폐박스는 프리-엠프 및 전원분배기를 포함하고, 제2 RF 차폐박스는 ADC, 데이터 프로세서, 광신호변환기를 포함하는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 RF 차폐박스는 각각 적어도 1개 이상의 쿨링팬 및 공기유입관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 양전자방출단층촬영기술(PET)과 자기공명영상촬영기술(MRI)을 결합한 PET-MRI 시스템은 양전자 신호를 검출하여 전기신호로 변환하는 PET 검출기(detector), PET 검출기에서 전달된 전기신호를 증폭하는 프리-엠프(pre-amp), 대상 생체로부터 나오는 미세한 RF 신호를 검출하는 MRI RF 코일(coil), 자기장을 발생시키는 MRI 마그네트(magnet), PET-MRI 시스템과 외부의 RF 신호를 차폐하며, 전원 케이블이 통과하는 곳에 EMI필터(filter)를 포함하는 MRI RF 차폐공간 및 MRI RF 차폐공간 내부에 위치하며 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 RF 차폐장치를 포함하고, RF 차폐장치는, 비자성 재질의 RF 차폐박스, RF 차폐박스에 접속되고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 RF 차폐관, RF 차폐박스에서 외부로 광케이블이 통과하고, RF 차폐박스 내부로 전원을 공급하는 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관을 포함하며, 전원케이블 차폐관은 EMI 필터를 포함하고, RF 차폐박스는 프리-엠프, 전원분배기, ADC, 데이터 프로세서 및 광신호변환기를 포함하고, 프리-엠프 및 전원분배기는 MRI 마그네트와 가까운 위치에 포함되고, ADC, 데이터 프로세서, 광신호변환기는 MRI 마그네트와 먼 위치에 포함된다.

RF 차폐장치는, 비자성 재질의 제1 RF 차폐박스, 제1 RF 차폐박스에 접속되고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제1 RF 차폐관, MRI 마그네트와의 거리가 제1 RF 차폐박스보다 상대적으로 더 먼 거리에 위치하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐박스, 제1 및 제2 RF 차폐박스 사이를 연결하고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐관, 제2 RF 차폐박스에서 외부로 광케이블이 통과하는 광케이블 통로 및 제1 및 제2 RF 차폐박스 내부로 전원을 공급하는 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관을 포함하며, 전원케이블 차폐관은 EMI 필터를 포함하고, 제1 RF 차폐박스는 프리-엠프 및 전원분배기를 포함하고, 제2 RF 차폐박스는 ADC, 데이터 프로세서, 광신호변환기를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, PET-MRI 시스템의 MRI RF 차폐공간 내부에 위치하는 RF 차폐박스에서 PET 장치의 신호를 처리하여 신호대 잡음비의 향상을 달성하고, EMI 필터의 수를 줄일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 인용부호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 인용부호들로 나타내고 있음에 유의 해야 한다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

비자성( Non - magnetic ) 재질의 RF 차폐장치

도 1 에 나타낸 기존의 PET-MRI 시스템(100)에서 PET장치 및 MRI 장치들에 포함된 각 구성기기들을 연결하는 케이블 각각은 EMI 차폐(120)가 필요하고, 이러한 경우 수많은 케이블에 EMI 차폐(120)를 하는 경우 케이블이 두꺼워 지고, PET-MRI 시스템 내부에서 나오는 신호를 MRI RF 차폐공간(160) 외부로 출력하기 위한 신호 케이블의 길이는 길어진다.

따라서, 케이블의 길이가 길어짐에 따라 PET-MRI 시스템(100)의 신호의 신호대 잡음비가 저하되고, PET-MRI 시스템(100)을 외부의 다른 RF 신호와 차폐하는 MRI RF 차폐공간(160)의 외부로 신호를 출력하는 케이블은 EMI 필터(115)를 통해 외부에 설치된 ADC(112a) 및 데이터 프로세서(112b)와 연결되므로 케이블 개수에 비례하는 많은 개수의 EMI 필터(115)가 요구된다.

도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 비자성(non-magnetic) 재질의 RF 차폐장치(200)를 나타낸 도면이다.

RF 차폐장치(200)는 비자성 재질의 제1 RF 차폐박스(202), 비자성 재질의 제2 RF 차폐박스 (201), 비자성 재질의 제2 RF 차폐관(203), 비자성 재질의 제1 RF 차폐관(206), 광케이블 통로(204) 및 비자성 재질의 전원케이블 차폐관(205)을 포함한다.

제1 RF 차폐박스(202)는 MRI 마그네트와의 거리가 제2 RF 차폐박스(201)보다 상대적으로 더 가까운 거리에 위치하며, 자기장의 영향에 강한 구성기기들을 포함한다.

제2 RF 차폐박스(201)은 MRI 마그네트와의 거리가 제1 RF 차폐박스(201)보다 상대적으로 더 먼 거리에 위치하며, 자지장의 영향에 상대적으로 더 약한 구성기기들을 포함한다.

비자성 재질의 제2 RF 차폐관(203)은 비자성 재질의 제1 및 제2 RF 차폐박스(201, 202) 사이를 연결하고, 제2 RF 차폐관(203)의 내부에는 제1 RF 차폐박스(202)와 제2 RF 차폐박스(201)에 포함된 구성기기들 간의 연결 케이블이 위치한다.

제1 RF 차폐박스(202)에는 EMI 차폐가 처리된 제1 RF 차폐관(206)이 접속되며, EMI 차폐가 처리된 제1 RF 차폐관(206)은 PET 검출기에서 검출된 전기신호를 프리-엠프로 전달함에 있어서 주변기기로부터 발생하는 RF 신호를 차폐한다.

제2 RF 차폐박스(201)에는 광케이블(optic fiber)이 제2 RF 차폐박스(201)의 외부로 출력되는 광케이블 통로(204)가 연결된다.

또한 제1 및 제2 RF 차폐박스(202, 201) 내부로 전원을 공급하기 위한 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관(205)이 제2 RF 차폐박스(201)에 접속된다.

비자성 재질의 RF 차폐장치(200) 내부에 위치한 구성기기에 사용되는 전원을 공급하기 위한 전원 케이블은 RF 차폐장치(200) 내부와 외부에 연결되므로 위 전원 케이블을 통해서 RF 차폐장치(200)의 내부에 위치한 구성기기에서 발생되는 여러 RF 잡음이 RF 차폐장치(200) 외부에 위치한 MRI 장치에 영향을 줄 수가 있다. 따라서 제2 RF 차폐박스(201)의 광케이블 통로(204)에 EMI 필터를 설치하여 RF 차폐박스(200) 내부에서 생성된 RF 잡음이 외부의 MRI 장치에 영향이 없도록 한다.

비자성 재질의 금속은 자기화하지 않은, 즉 자기계의 영향을 받지 않은 금속을 말한다. 전기기기나 구조물에서 자기누설을 막기 위하여 자기화하지 않는 금속을 써야 할 때가 있다. 1,000℃ 정도에서 철의 동소체에 탄소가 녹아들면 오스테나이트(면심입방격자)라는 조직이 되어 비자성을 나타낸다. 이러한 상(相)을 실온에서 얻기 위하여 망가니즈, 니켈, 크로뮴, 탄소 및 질소 등을 첨가하여 비자성강을 만든다. 스테인리스강은 니켈의 작용에 의해 조직이 오스테나이트가 되어 비자성을 나타내므로 브라운관의 전자총이나 촬상관의 부품으로 쓰인다. 고망가니즈강은 망가니즈의 작용에 의해서 오스테나이트 조직이 되기 때문에 비자성강이다. 망가니즈 양이 14%, 18%, 25%의 것이 이용된다. 그 중에서 망가니즈 18%이고 탄소 0.4%, 크로뮴 3~5%, 질소 0.1% 함유한 것이 값싼 강으로서 대형 구조물이나 전기기계에 쓰인다.

비자성( Non - magnetic ) 재질의 RF 차폐장치의 변형 실시예

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비자성 재질의 RF 차폐장치의 또 다른 변형 실시예를 나타낸 도면이다.

RF 차폐장치(300)는 비자성 재질의 제1 RF 차폐박스(302), 비자성 재질의 제2 RF 차폐박스(301), 비자성 재질의 제2 RF 차폐관(303), 비자성 재질의 제1 RF 차폐관(306), 광케이블 통로(304), 공기유입관(308), 쿨링팬(307) 및 비자성 재질의 전원케이블 차폐관(305)을 포함한다.

자세한 구성은 도 2에 나타낸 RF 차폐장치와 유사하므로 차이점을 위주로 설명하면 다음과 같다.

비자성 재질의 제1 및 제2 RF 차폐박스(301, 302)는 비자성 재질의 제2 RF 차폐관(303)으로 연결된다.

제1 RF 차폐박스(302)에는 EMI 차폐가 처리된 제1 RF 차폐관(306)이 접속되어, PET 검출기에서 검출된 전기신호를 프리-엠프(pre-amp)로 전달함에 있어서 주변기기로부터 발생하는 RF 신호를 차폐한다.

제2 RF 차폐박스(301)에는 광케이블(optic fiber)이 제2 RF 차폐박스(301)의 외부로 출력될 수 있는 광케이블 통로(304)가 연결된다.

또한 제1 및 제2 RF 차폐박스(301, 302) 내부로 전원을 공급하기 위한 전원 케이블이 통과할 비자성 재질의 전원케이블 차폐관(305)이 제2 RF 차폐박스(301)에 접속된다.

전원 케이블은 RF 차폐장치(300) 내부와 외부에 연결되므로 광케이블 통로(304)에 EMI 필터를 설치하여 RF 차폐박스(300) 내부에서 생성된 RF 잡음이 외부의 MRI 장치에 영향이 없도록 한다.

도 3에 나타낸 비자성 재질의 RF 차폐장치(300)는 도 2에 나타낸 RF 차폐장치(200)과 달리 공기유입관(308) 및 쿨링팬(307)을 더 포함한다. 제1 및 제2 RF 차폐박스(301, 302) 내부에 포함된 구성기기들이 작동할 때 열이 발생하고 이로 인해 제1 및 제2 RF 차폐박스(301, 302) 내부 온도가 상승한다.

따라서 제1 및 제2 RF 차폐박스(301, 302) 내부 온도를 낮추기 위해서 공기유입관(308) 및 쿨링팬(307)을 제1 및 제2 RF 차폐박스(301, 302)에 접속하여 제1 및 제 2 RF 차폐박스(301, 302) 내부에 포함된 구성기기들에 의하여 발생하는 열로 인해서 제1 및 제2 RF 차폐박스(301, 302) 내부 온도가 상승을 막는다. 또한 외부로 개방된 공기유입관(308) 및 쿨링팬(307)의 통로는 원형 도파관(circular waveguide)을 이용하여 RF를 차단한다.

비자성( Non - magnetic ) 재질의 RF 차폐장치를 포함한 PET - MRI 시스템

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PET-MRI 시스템(400)을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 PET-MRI 시스템(400)은 도 1에 나타낸 기존의 PET-MRI 시스템(100)과 유사하나, 프리-엠프(411), ADC(412a), 데이터 프로세서(412b), 전력 분배기(power distributor, 416) 및 광신호변환기(optic converter, 413)가 도 2에 나타낸 비자성 재질의 RF 차폐장치(shielding box, 410)의 내부 포함되어 MRI RF 차폐공간(shield room, 460)에 위치한 것에 특징이 있다.

PET-MRI 시스템(400)의 영상 획득에 필요한 프리-엠프(411), ADC(412a) 및 데이터 프로세서(412b)를 비자성 재질의 RF 차폐장치(410)의 내부에 위치시켜 PET 장치에 포함되는 프리-엠프(411), ADC(412a) 및 데이터 프로세서(412b)들 간의 신호를 전달하는 신호 케이블들을 도 1에 나타낸 기존의 PET-MRI 시스템(100)과 달리 EMI 필터(115)를 거치지 않고 RF 차폐박스(460) 내부에서 영상 획득에 필요한 모든 신호를 처리한다.

그 후 처리된 신호를 광신호변환기(413)를 통해 광신호로 변환하여 광케이블(414)을 통하여 MRI RF 차폐공간(460)의 외부로 전송한다.

광케이블(414)을 통해 전송되는 신호는 광신호의 형태로 전송되기 때문에 일반적인 신호를 전달하는 케이블에서 발생하는 RF 신호의 차폐를 위한 EMI 필터(115)가 필요하지 않다. 따라서 도 4에 나타낸 PET-MRI 시스템(400)에 포함된 광케이블(414)은 도 1에 나타낸 EMI 필터(115)가 없이도 MRI RF 차폐공간(460)의 외부로 신호를 전송할 수 있다.

RF 차폐장치(410)은 크게 두 개의 공간으로 나뉘어지며, MRI 마그네트(440)와 가까운 제2 RF 차폐박스와 MRI 마그네트(440)로부터 상대적으로 더 먼 제1 RF 차폐박스로 구분할 수 있다.

RF 차폐장치(410)의 내부에 포함되는 프리-엠프(411), ADC(412a), 데이터 프로세서(412b), 전력 분배기(416) 및 광신호변환기(413)들을 앞선 두 공간에 적절히 분배시킨다. 각 구성기기들의 분배는 MRI 마그네트(440)에서 발생되는 자기장의 영향에 강한지 여부에 따른다.

즉, MRI 마그네트(440)와 가까운 제2 RF 차폐박스에는 자기장에 강한 전원분 배기(416) 및 프리-엠프(411)를 위치시키고, MRI 마그네트(440)에서 상대적으로 더 먼 제1 RF 차폐박스에는 자기장에 민감한 PET 신호를 처리하는 데이터 프로세서(412b) 및 ADC(412a)가 놓이게 된다. 그리고 위 데이터 프로세서(412b)에서 처리된 신호를 외부로 광신호의 형태로 출력하기 위해서 광신호변환기(413)를 데이터 프로세서(412b)의 주변에 위치시킨다.

결국, PET-MRI 시스템의 영상 획득에 필요한 각각의 구성기기들을 RF 차폐장치(410)의 내부에 위치시키고, 신호 케이블들을 도 1에 나타낸 EMI 필터(115)를 통하지 않고 각각의 구성기기들을 연결한다. 즉, RF 차폐장치(410) 내부에서 모든 신호를 처리한 후에 최종적으로 처리된 신호를 광신호변환기(413)를 통해 광신호로 변환한 후에 광케이블(414)을 통하여 MRI RF 차폐공간(460) 외부로 전송한다.

광케이블(414)에 통해 전송되는 신호는 광신호이기 때문에 자기장에 영향을 받지 않으므로 도 1에 나타낸 EMI 필터(115)를 통하지 않고 MRI RF 차폐공간(460) 외부로 신호를 전송할 수 있다.

도 4의 RF 차폐장치(410) 내부에 포함된 구성기기들에 대한 전원공급은 외부에 위치한 전원공급장치(미도시)와 연결되는 전원분배기(416)를 통하여 이루어진다. 전원공급장치(미도시)는 전원분배기(416)에 비해서 크기가 상대적으로 더 크고, 많은 RF 신호 및 열 잡음을 발생시킨다. 따라서 RF 차폐장치(410)의 내부에 위치할 경우에 RF 차폐장치(410)가 대형화되고 그에 따라서 내부구조의 복잡도가 증대된다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 PET-MRI 시스템(400)에서는 RF 차폐장 치(410) 내부의 구성기기들의 전원을 RF 차폐장치(410) 내부의 전원분배기(416)를 이용하여 각각의 구성기기들에 전원을 분배하는 구조를 가지며, MRI RF 차폐공간(460)외부에서 내부로 공급되는 전원케이블에는 RF 차폐를 위한 EMI 필터(415)를 사용한다.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비자성 재질의 RF 차폐장치의 또 다른 변형 실시예(300)를 나타낸 도면이다.

**********도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**********

111, 411: 프리-엠프(pre-amp)

112a, 412a: ADC(analog to digital converter)

112b, 412b: 데이터 프로세서(data processor)

115, 415: EMI 필터(filter)

120, 420: EMI 차폐(shield)

130, 430: PET 검출기(detector)

140, 440: MRI 마그네트(magnet)

150, 450: MRI RF 코일(coil)

160, 460: MRI RF 차폐공간

201, 301: 제2 RF 차폐박스

202, 302: 제1 RF 차폐박스

203, 303: 제2 RF 차폐관

204, 304: 광케이블 통로

205, 305: 전원케이블 차폐관

206, 306: 제1 RF 차폐관

307: 쿨링팬

308: 공기유입관

200, 300, 410: RF 차폐장치

Claims

양전자방출단층촬영기술(positron emission tomography, PET)과 자기공명영상촬영기술(magnetic resonance imaging, MRI)을 결합한 PET-MRI 시스템 내부에 위치한 RF 차폐장치로서,

비자성 재질의 RF 차폐박스;

상기 RF 차폐박스에 접속되고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 RF 차폐관; 및

상기 RF 차폐박스에서 외부로 광케이블이 통과하고, 상기 RF 차폐박스 내부로 전원을 공급하는 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관을 포함하며,

상기 RF 차폐박스는 프리-엠프(pre-amp), 전원분배기, ADC(analog to digital converter) 및 데이터 프로세서 중 적어도 하나와 광신호변환기를 포함하는, RF 차폐장치.
제1항에 있어서,

상기 광케이블이 통과하는 별도의 광케이블 통로가 상기 RF 차폐박스에 접속되는, RF 차폐장치.
제1항에 있어서,

상기 RF 차폐박스는 제1 RF 차폐박스 및 제2 RF 차폐박스로 구분되고,

상기 제2 RF 차폐박스는 MRI 마그네트(magnet)와의 거리가 상기 제1 RF 차폐박스보다 상대적으로 더 먼 거리에 위치하며,

상기 RF 차폐관은 상기 제1 RF 차폐박스에 접속되며,

상기 전원케이블 차폐관은 상기 제2 RF 차폐박스에 접속되고,

상기 제1 및 제2 RF 차폐박스 사이를 연결하고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐관을 더 포함하는, RF 차폐장치.
제3항에 있어서,

상기 광케이블이 통과하는 별도의 광케이블 통로가 상기 제2 RF 차폐박스에 접속되는, RF 차폐장치
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 프리-엠프 및 전원분배기는 MRI 마그네트와 가까운 위치에 포함되고, 상기 ADC, 데이터 프로세서 및 광신호변환기는 MRI 마그네트와 먼 위치에 포함되는, RF 차폐장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 RF 차폐박스는 적어도 1개 이상의 쿨링팬 및 공기유입관을 더 포함하는, RF 차폐장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 제1 RF 차폐박스는 프리-엠프 및 전원분배기를 포함하고,

상기 제2 RF 차폐박스는 ADC, 데이터 프로세서 및 광신호변환기를 포함하는, RF 차폐장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 제1 및 제2 RF 차폐박스는 각각 적어도 1개 이상의 쿨링팬 및 공기유입관을 더 포함하는, RF 차폐장치.
양전자방출단층촬영기술(PET)과 자기공명영상촬영기술(MRI)을 결합한 PET-MRI 시스템으로서,

양전자 신호를 검출하여 전기신호로 변환하는 PET 검출기(detector);

상기 PET 검출기에서 전달된 전기신호를 증폭하는 프리-엠프;

대상 생체로부터 나오는 미세한 RF 신호를 검출하는 MRI RF 코일(coil);

자기장을 발생시키는 MRI 마그네트;

상기 PET-MRI 시스템과 외부의 RF 신호를 차폐하며, 전원 케이블이 통과하는 곳에 EMI필터(filter)를 포함하는 MRI RF 차폐공간; 및

상기 MRI RF 차폐공간 내부에 위치하며 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 RF 차폐장치를 포함하고,

상기 RF 차폐장치는,

비자성 재질의 RF 차폐박스;

상기 RF 차폐박스에 접속되고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 RF 차폐관; 및

상기 RF 차폐박스에서 외부로 광케이블이 통과하고, 상기 RF 차폐박스 내부로 전원을 공급하는 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관을 포함하며,

상기 전원케이블 차폐관은 EMI 필터를 포함하고,

상기 RF 차폐박스는 프리-엠프, 전원분배기, ADC, 데이터 프로세서 및 광신호변환기를 포함하고,

상기 프리-엠프 및 전원분배기는 MRI 마그네트와 가까운 위치에 포함되고, 상기 ADC, 데이터 프로세서 및 광신호변환기는 MRI 마그네트와 먼 위치에 포함되는, PET-MRI 시스템.
제9항에 있어서,

상기 RF 차폐장치는,

비자성 재질의 제1 RF 차폐박스;

상기 제1 RF 차폐박스에 접속되고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제1 RF 차폐관;

상기 MRI 마그네트와의 거리가 상기 제1 RF 차폐박스보다 상대적으로 더 먼 거리에 위치하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐박스;

상기 제1 및 제2 RF 차폐박스 사이를 연결하고, 주변의 RF 신호를 차폐하는 비자성 재질의 제2 RF 차폐관;

상기 제2 RF 차폐박스에서 외부로 광케이블이 통과하는 광케이블 통로; 및

상기 제1 및 제2 RF 차폐박스 내부로 전원을 공급하는 전원 케이블이 통과하는 비자성 재질의 전원케이블 차폐관을 포함하며,

상기 전원케이블 차폐관은 EMI 필터를 포함하고,

상기 제1 RF 차폐박스는 프리-엠프 및 전원분배기를 포함하고,

상기 제2 RF 차폐박스는 ADC, 데이터 프로세서 및 광신호변환기를 포함하는, PET-MRI 시스템.
제9항에 있어서,

상기 RF 차폐박스는 적어도 1개 이상의 쿨링팬 및 공기유입관을 더 포함하는, PET-MRI 시스템.
제10항에 있어서,

상기 제1 및 제2 RF 차폐박스는 각각 적어도 1개 이상의 쿨링팬 및 공기유입관을 더 포함하는, PET-MRI 시스템.