KR101234715B1

KR101234715B1 - 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치

Info

Publication number: KR101234715B1
Application number: KR1020110100160A
Authority: KR
Inventors: 이흥규; 오창현
Original assignee: 주식회사 아이솔테크놀로지
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-02-19

Abstract

본 발명은 분산형 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기공명장치에서 이미지가 획득되는 관심 영역에 위치하는 다수의 수신용 RF 코일 구성요소들을 그룹으로 설정하고, 설정된 그룹내의 RF 코일 구성요소에서 수신한 각각의 RF 신호를 분산형 스펙트로미터에서 증폭, 샘플링, 복조, ADC 과정이 포함되어야 광섬유를 통해 중앙제어시스템으로 다중 송신할 수 있도록 구성되어, 자기공명 영상장치 내에서 선택된 그룹내의 각 코일요소에서 수신된 RF 신호들을 중앙제어시스템으로 신호를 전송하기 위한 전선연결을 단순화하고 전송속도를 높이면서도 최종적인 영상에서 나타날 수 있는 인공물 및 잡음을 줄일 수 있게 한 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치에 관한 것이다.

Description

분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치{SIGNAL PROCESSING DEVICE USING DISTRIBUTED DIGITAL SPECTROMETER}

본 발명은 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기공명 영상장치에서 이미지가 획득되는 관심 영역에 위치하는 다수의 수신용 RF 코일들을 하나의 또는 몇 개의 그룹으로 설정하고, 설정된 그룹 내의 수신용 RF 코일들에서 수신된 신호들은 분산형 스펙트로미터에서 바로 증폭한 후 고주파신호를 직접 고속 샘플링하여 디지털신호로 변환하여 광섬유를 통해 다중 송신할 수 있도록 구성한다. 이러한 구조는 자기공명 영상장치 내에서 영상 재구성 장치로 신호를 전송하기 위한 전선연결을 단순화하고 전송속도를 높이면서도 최종적인 영상에서 나타날 수 있는 인공물 및 잡음을 줄일 수 있게 한 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치에 관한 것이다.

자기공명 영상장치(Magnetic Resonance Image System: MRI System)는 인체에 무해하고, 3차원 영상화가 가능하며, 고해상도의 영상을 얻을 수 있다는 등의 장점들 때문에 의료 진단 분야에서 널리 쓰이고 있다.

이러한 자기공명영상 장치를 개략적으로 살펴보면, 주자석, 코일 및 스캔 프로세서로 구성되어 있다. 이때 상기 주자석은 강한 자기장을 형성하기 위한 것으로, 통상적으로 자기장 세기가 0.2 내지 3 테슬라(Tesla, 1 테슬라는 1만 gauss의 자기장)인 영구자석, 전자석 또는 초전도체를 이용하는 초전도 자석을 사용하여 구성된다.

또한, 상기 코일은, X, Y, Z 방향의 경사 자기장을 만드는 경사 자계 코일과, 영상을 얻고자 하는 부위, 즉 관심 영역(ROI : Region Of Interest)의 스핀들을 여기(excitation)시키기 위한 RF(Radio Frequency) 필드를 형성하고, RF 필드로 인하여 세차 운동하는 스핀들로부터 나오는 자기공명 신호를 수신하는 RF 코일을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 스캔 프로세서는 수신된 자기공명 신호를 복조하고 증폭시키는 스펙트로미터, 각 코일의 동작을 제어하는 컨트롤러, 그리고 수신된 신호를 A/D변환하여 X,Y 평면상의 데이터로 바꾸어 영상 데이터를 재구성하는 프로세서 등으로 구성된다.

이러한 자기공명 영상장치에서 고해상도의 영상을 획득하기 위하여, 자기공명신호를 수신하는 수신형 RF 코일로서는, 새장형 코일(birdcage coil), 위상배열코일(Phased array coil) 등이 사용되고 있지만, 새장형 코일은 영상의 균일도는 우수하나 신호 대 잡음비가 낮고, 위상배열코일은 신호 대 잡음비는 우수하나 신호 전송과 영상재구성이 복잡해지는 단점이 있다.

특히, 최초의 다중구성요소 수신용 RF 코일로서 제안되었던 상기 위상배열코일(Phased array coil)은 넓은 촬영 영역을 확보하고 바디 코일보다 높은 신호강도를 얻기 위하여 개발되었다. 그러나 최근 들어 자장의 세기가 높아지게 되자 B1 필드의 불균일도가 심해지는 문제를 해결하기 위해 더 많은 RF 코일 구성요소들을 갖는 다중구성요소 송신용 RF 코일이 개발되었고, 표면근처의 영상에 대한 신호크기를 높이면서 전체적인 촬영시간을 단축하기 위해 다중구성요소 수신용 RF 코일을 이용하여 엔코딩 수를 줄여서 빠른 시간 내에 영상을 얻는 방법들이 개발되었다.

이와 같이 다중구성요소 수신용 RF 코일을 이용하여 영상을 재구성하는 방법으로는 이미지 영역에서 영상을 재구성하는 SENSE(SENSitivity Encoding), PILS(Partially Parallel Imaging with Localized Sensitivity), ASSET(Array Spatial Sensitivity Encoding Technique) 등이 있고, 푸리에(Fourier) 영역에서 영상을 재구성하는 방법으로는 SMASH(SiMultaneous Acquisition of Spatial Harmonics), GRAPPA(GeneRalized Auto-calibrating Partially Parallel Acquisition) 등이 제안되었다.

그러나 최근에는 수신되는 자기공명신호의 신호 대 잡음비가 더욱 좋아 지고 이를 이용하여 촬영시간을 더욱 줄이기 위해 더욱 더 많은 수의 코일 구성요소를 갖는 다중구성요소 수신용 RF 코일이 개발되어 자기공명 영상장치의 제작비용이 증가되고 있으며, 이로 인한 수신기 채널수의 증가로 인해 신호획득 및 신호처리를 위한 더 큰 대역폭이 필요하기 때문에 안정적인 신호처리를 위해서는 전체 시스템을 재설계하여야 하는 문제점이 발생하였다.

또한 많은 수의 코일 구성요소를 갖는 다중 구성요소 수신용 RF 코일을 이용하게 됨에 따라, 신호를 전송하기 위한 전선의 연결이 복잡해져 시스템의 잡음이 높아지는 문제점과, 많은 코일 구성요소의 수 때문에 처리해야 하는 데이터의 양이 증가하게 되고, 그로 인해 자기공명 영상장치 내에서의 전체적인 전송속도 및 영상재구성 속도가 감소하게 되는 문제점이 발생하였다.

특히, 근래에는 많은 수의 수신용 RF 코일요소에서 수신한 신호를 스펙트로미터로 전송하게 되는데, 이 경우 수신된 RF 신호가 하나의 스펙트로미터로 집중되어 신호의 전송이 지체되며, 또한 신호의 강도가 감쇠되는 문제점이 있는 바, 수신용 RF 코일을 통하여 수신한 신호를 신속하게 전송함과 아울러 전송 시 신호의 감쇠를 방지하여 영상재구성의 속도와 품질을 향상시킬 수 있는 새로운 신호처리장치가 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 자기공명장치에서 이미지가 획득되는 관심 영역에 위치하는 다수의 수신용 RF 코일들을 그룹으로 설정하고, 설정된 수신용 RF 코일들 그룹에서 수신한 신호를 각 수신용 RF 코일에 연결된 분산형 스펙트로미터에서 바로 증폭한 후 고주파신호를 직접 고속 샘플링하여 디지털신호로 변환함으로써 광섬유를 통해 다중 송신할 수 있도록 구성되어, 자기공명 영상장치 내에서 송신코일로 신호를 전송하기 위한 전선연결을 단순화하고 전송속도를 높이면서도 최종적인 영상에서 나타날 수 있는 인공물 및 잡음을 줄일 수 있게 한 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치를 제공함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치는,

자기공명 영상장치를 이용하여 촬영하고자 하는 관심 영역에서 발생한 RF 신호들을 검출하기 위해 선택된 다수의 수신용 RF 코일 구성요소 및 그룹의 구조; 상기 선택된 수신용 RF 코일 구성요소를 갖는 그룹에서 수신한 각 신호를 저잡음 증폭기로 증폭하고 고속으로 직접 샘플링한 후 샘플링 된 신호를 필터링하고 복조하여 저잡음 디지털 신호를 생성하는 분산형 스펙트로미터; 상기 관심영역에 위치한 상기 수신용 RF 코일 구성요소의 그룹을 선택하는 제어신호를 전송하며 상기 저잡음 디지털 신호를 전송할 채널을 선택하고 광신호로 변환하여 전송하는 광섬유 채널제어시스템; 상기 광섬유를 통하여 전송되는 광신호를 수신하여 영상을 재구성하는 중앙제어시스템; 상기 중앙제어시스템에서 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고 그 신호를 증폭하여 각종 코일로 보내는 고출력 아날로그 증폭기; 및 상기 고출력 증폭기에서 증폭된 신호를 받아 영상촬영을 위한 경사자계와 RF 필드를 만드는 송신코일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 분산형 스펙트로미터는,

신호의 감쇠를 최소화하기 위해 상기 수신용 RF 코일 그룹으로부터 수신한 후 바로 증폭시키는 저잡음 증폭기(LNA, Low Noise Amplifier); 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 신호를 직접 샘플링하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어주는 고속 샘플링기; 및 상기 고속 샘플링기에서 샘플링된 디지털 신호를 필터링하고 복조하여 저잡음 디지털 신호를 생성하는 필터링 및 복조기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광섬유 채널제어시스템(OCC, Optical Channel Controller)은,

자기공명 영상신호를 생성하기 위한 수신용 RF 코일 그룹을 선택하는 그룹 선택부; 상기 분산형 스펙트로미터에서 저잡음 디지털 신호로 변환된 신호를 광신호로 변환하여 상기 중앙제어시스템으로 전송하는 신호 전송부; 및 상기 분산형 스펙트로미터로에 중앙제어시스템으로 저잡음 디지털 신호를 전송하는 광섬유를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중앙제어시스템은,

상기 광섬유를 통하여 전송되는 광신호를 수신하여 영상을 재구성하는 영상재구성부; 및 상기 수신용 RF 코일에서의 RF 신호 수신과 인가를 위하여 상기 수신용 RF 코일의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 전송하는 송신제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 자기공명장치에서 이미지가 획득되는 관심 영역에 위치하는 다수의 수신용 RF 코일 구성요소들을 그룹으로 설정하고, 설정된 수신용 RF 코일들 그룹에서 수신한 신호를 각 수신용 RF 코일에 연결된 분산형 스펙트로미터에서 바로 증폭한 후 고주파신호를 직접 고속 샘플링하여 디지털신호로 변환함으로써 자기공명 영상장치 내에서 송신코일로 신호를 전송하기 위한 전선연결을 단순화하고 전송속도를 높이면서도 최종적인 영상에서 나타날 수 있는 인공물 및 잡음을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치의 시스템 구성도.
도 3은 본 발명에 따라 다수의 수신용 RF 코일을 하나의 그룹으로 선택하여 신호의 입출력을 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따라 수신용 RF 코일 그룹에서 발생하는 신호를 처리하는 것을 나타내는 분산형 스펙트로미터의 구성도.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치의 시스템 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치는, 자기공명 영상장치를 이용하여 촬영하고자 하는 관심 영역에서 RF 신호들을 검출하는 다수의 수신용 RF 코일 구성요소(100)를 포함하는 그룹과, 상기 수신용 RF 코일 그룹으로부터 수신한 각 신호를 증폭하고 고속으로 직접 샘플링한 후 샘플링된 신호를 필터링하고 복조하여 저잡음 디지털 신호로 변환하는 분산형 스펙트로미터(200)와, 상기 관심영역을 이루는 상기 수신용 RF 코일의 그룹을 선택하는 제어신호를 생성하며 상기 저잡음 디지털 신호를 전송할 채널을 선택하고 광신호로 변환하여 전송하는 광섬유 채널제어시스템(300)과, 상기 광섬유를 통하여 전송되는 광신호를 수신하여 영상을 재구성하는 중앙제어시스템(400)과, 상기 중앙제어시스템에서 코일을 구동할 디지털 신호를 아날로그신호로 바꾸어 증폭하여 각종 코일로 보내는 아날로그 증폭기(500)와, 상기 아날로그 증폭기에서 증폭된 신호를 받아 영상촬영을 위한 경사자계와 고주파자장을 만드는 송신코일(600)을 포함하여 구성된다.

상기 수신용 RF 코일(100)은 관심 영역으로부터 검출되는 RF 신호들을 수신할 수 있도록 선택된 그룹내에 속한 다수의 RF 코일요소로 구성되며, 자기공명 영상장치를 이용하여 촬영하고자 하는 관심 영역에 위치한 다수의 RF 코일요소를 가지고 있는 그룹을 선택 하도록 구성된다.

그에 따라, 상기 자기공명 영상장치에 구비되는 다수의 수신용 RF 코일(100) 요소를 갖는 그룹은 이미지를 획득하고자 하는 관심 영역이 몸 전체를 아우를 수 있도록 대략 3~6개의 그룹으로 나누어 설정되도록 구성되어, 추후 이미지를 획득하고자 하는 관심 영역에 따라 적합한 수신용 RF 코일의 그룹을 선택할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 분산형 스펙트로미터(200)는 신호의 감쇠를 최소화하기 위해 상기 선택된 수신용 RF 코일 그룹으로부터 각 RF 코일 요소로부터 생성된 신호를 수신한 후 바로 증폭시키는 저잡음 증폭기(210)와, 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 신호를 직접 샘플링하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어주는 고속 샘플링기(220)와, 상기 고속 샘플링기에서 샘플링된 디지털 신호를 필터링하고 복조하여 저잡음 디지털 신호를 생성하는 필터링 및 복조기(230)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 저잡음 증폭기(LNA : Low noise amplifier)(210)는 선택된 코일 그룹 내에 상기 수신용 RF 코일로부터 수신한 RF 신호를 바로 증폭할 수 있도록 상기 수신용 RF 코일(100) 후단에 각각 연결되며, 증폭기에서 부수적으로 발생되는 잡음을 억제하여 S/N비를 향상시킬 수 있는 증폭기로 구성된다.

상기 고속 샘플링기(220)는 증폭된 후 출력되는 아날로그 신호를 직접 샘플링하여 디지털 신호로 변환시키도록 상기 저잡음 증폭기(210) 후단에 각각 연결되어 있는 다수의 샘플링 장치로 구성된다.

이때, 상기 고속 샘플링기(220)는 좁은 주파수 대역을 가진 고주파 신호로 이루어진 RF 신호를 지정된 채널을 통해서 상호 방해량을 초과함이 없이 전송할 수 있는 최대 전송률을 나타내는 나이키스트 레이트(Nyquist Rate)보다 낮은 정도로 샘플링하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 필터링 및 복조기(230)는 상기 다수의 고속 샘플링기(220)에서 변환된 디지털 신호들을 수신하여 필터링하고 복조하여 광섬유(330)를 통해 상기 광섬유 채널제어시스템(300)으로 전송하도록 구성된다.

이와 같이 상기 분산형 스펙트로미터에서 디지털 신호로 변환하여 전송하도록 구성됨으로써, 아날로그 신호로 전송할 경우 발생될 수 있는 잡음의 발생을 줄일 수 있고, Dynamic Range의 한계성과 그로 인한 인공물 발생의 단점을 극복하여 신호를 안정적으로 전송할 수 있게 된다.

또한, 상기 고속 샘플링기(220)와 필터링 및 복조기(230)는 100 Mega sampling/sec 이상의 고속 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 이용하여 상기 수신용 RF 코일에서 수신한 자기공명신호를 직접 샘플링하여 디지털 신호로 변환한 후 저주파신호로 복조함으로써, 중간주파수(IF : Immediate Frequency)를 사용할 경우 발생하였던 복잡성과 비선형성 및 추가잡음유도 등의 단점을 제거함과 아울러, 잡음과 인공물에 강한 저잡음 디지털 신호를 생성할 수 있게 된다.

이와 같이 RF 신호를 수신한 후 안정적인 저잡음 디지털 신호로 변환하는 분산형 스펙트로미터(200)는 상기 선택된 수신용 RF 코일 그룹으로부터 관심 영역의 RF 신호를 수신하여 직접 처리하는 DRR(Direct RF Receiver)시스템으로서 기능하게 된다.

이때, 상기 수신용 RF 코일(100)과, 그에 연결되어 RF 신호를 저잡음 디지털 신호로 변환하는 상기 분산형 스펙트로미터(200)는 코일 시스템(10)을 이루게 되어 전선연결을 다순화하면서도 전송속도를 높일 수 있게 된다.

상기 광섬유 채널제어시스템(Optical channel controller)(300)은 촬영하는 관심 영역의 자기공명 영상신호를 수신하기 위한 수신용 RF 코일 그룹을 선택하는 그룹 선택부(310)와, 상기 분산형 스펙트로미터에서 저잡음 디지털 신호로 변환된 신호를 광신호로 변환하여 상기 중앙제어시스템으로 전송하는 신호전송부(320)와, 상기 분산형 스펙트로미터로부터 전송되는 저잡음 디지털 신호를 수신하는 광섬유(330)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 그룹 선택부(310)는 몸 전체를 촬영하기 위해 자기공명 영상장치에 구비된 수신용 RF 코일(100)의 여러 그룹들 중 촬영하고자 하는 관심 영역에 위치하는 수신용 RF 코일 그룹을 선택하도록 구성되어, 그룹단위로의 촬영과 신호처리 및 이미지 구성이 이루어질 수 있게 한다.

또한, 상기 신호전송부(320)는 상기 저잡음 디지털 신호를 광신호로 변환한 후 상기 광섬유(330)에 의해 상기 중앙제어시스템내의 영상재구성부(410)로 전송하도록 구성된다.

상기 중앙제어시스템(400)은 광섬유(330)를 통하여 전송되는 광신호를 수신하여 영상을 재구성하는 영상재구성부(410)와, 송신용 코일을 구동할 디지털 신호를 아날로그신호로 바꾸어 아날로그 증폭기로 전송하는 송신제어부(420)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 중앙제어시스템(400)은 RF 신호를 인가하는 송신코일(600)과 관심영역에서 생산된 신호를 검출하는 수신용 RF 코일(100)의 전체적인 제어를 담당함과 아울러, 상기 광섬유 채널제어시스템(300)을 통한 수신용 RF 코일 그룹의 선택을 위한 제어신호의 생성도 제어함으로써, 신호처리를 위한 전체적인 제어를 담당하도록 구성된다.

그에 따라, 상기 송신제어부(420)는 상기 송신용 코일이 동작하는 동안에는 상기 수신용 RF 코일이 동작하지 않도록 제어하는 제어신호를 생성하고, 상기 수신용 RF 코일을 통하여 생성된 RF 신호를 수신하는 동안에는 해당 수신용 RF 코일 그룹만이 활성화되어 동작하도록 제어하는 제어신호를 생성하며, 이와 같이 생성된 제어신호(425)를 상기 분산형 스펙트로미터 및 각 수신용 RF 코일로 전송하도로 구성된다.

도 1에서는 이와 같이 전송되는 제어신호를 점선의 화살표로 표시하여 RF 신호가 전송 및 처리되는 실선과 구별되게 하였으며, 도 2에서는 굵은 실선의 화살표로 표시(425)하여 RF 신호와 구별될 수 있게 하였다.

상기 아날로그 증폭기(500)는 상기 중앙제어시스템에서 생성되는 변조된 아날로그 RF 신호를 증폭하며, 상기 송신코일(600)은 상기 증폭기의 각 출력단에 연결되어 증폭된 신호를 입력받은 후 RF 신호를 프로세서 등으로 송신하도록 구성된다.

도 3은 본 발명에 따라 다수의 수신용 RF 코일을 하나의 그룹으로 선택하여 신호를 입출력하는 것을 나타내는 구성도이다.

도 3을 참조하면, 다수의 수신용 RF 코일(100)에서 수신한 RF 신호를 다수의 저잡음 증폭기(210)와 고속샘플링기(220) 등으로 이루어진 분산형 스펙트로미터(200)에서 저잡음 디지털 신호로 변환하는 코일 시스템(10)을 확인할 수 있다.

또한, 이러한 코일 시스템(10)은 상기 광섬유 채널제어시스템과 중앙제어시스템을 통하여 전송되는 상기 수신용 RF 코일 그룹의 제어신호(Coil element Control), 디커플링 제어신호(Decoupling Control), 회로 전원 신호(Circuit - Power), 기준 클럭신호(Reference Clock), 이득 제어신호(Gain control) 등을 상기 분산형 스펙트로미터에서 제어신호로 수신(도 3에서는 In 으로 표현됨)하고, 저잡음 디지털 신호로 변환된 RF 신호를 상기 분산형 스펙트로미터에서 10 기가비트 이더넷(10 Gigabit Ethernet)을 통하여 출력(도 3에서는 Out 으로 표현됨)하게 된다.

도 4는 본 발명에 따라 수신용 RF 코일 그룹에서 전송되는 신호를 처리하는 것을 나타내는 분산형 스펙트로미터의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 다수의 수신용 RF 코일(100)에서 수신한 RF 신호를 분산형 스펙트로미터(200)를 이루는 저잡음 증폭기(210)에서 증폭한 후(Pre Amp), 고속샘플링기(220)에서 아날로그 신호를 직접 샘플링하여 디지털 신호를 생성하고(ADC), 필터링 및 복조기(230)에서 원하는 신호인 저잡음 디지털 신호로 변환한 후(FPGA), 광섬유(300)를 통하여 신호처리가 완료된 신호를 전송하게 된다.

이와 같이 종래에 하나의 스펙트로미터에서 수행되던 신호처리 과정을 관심영역을 이루는 각각의 수신용 RF 코일 그룹 내부에서 나누어 수행되도록 분산형으로 스펙트로미터를 구성하며, 상기 수신용 RF 코일에서 수신한 고주파신호를 직접 고속 샘플링한 후 광섬유를 통하여 다중 송신하도록 함으로써, 전선연결을 단순화하고 전송속도를 높임과 아울러, 최종영상에서의 인공물 및 잡음을 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 먼저 촬영부위의 수신용 RF 코일 구성요소 그룹을 선택하고, 수신용 RF 코일에 의하여 수신된 시그널을 증폭한 후 분산형 스펙트로미터에 의해 고속으로 직접 샘플링 한 후 필터링 및 디지털복조를 수행하며, 복조된 디지털데이터를 광신호로 바꾸어 광섬유 케이블을 이용하여 중앙제어시스템에 구비된 영상재구성부로 송신함으로써, 상기 수신용 RF 코일 그룹에서 수신된 신호를 처리함에 있어 중간주파수 없이 고속 다운샘플링 및 필터링이 가능하게 되어 전체적인 신호처리 속도와 전송속도를 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 - 수신용 RF 코일 200 - 분산형 스펙트로미터
210 - 저잡음 증폭기 220 - 고속샘플링기
230 - 필터링 및 복조기 300 - 광섬유 채널제어시스템
310 - 그룹선택부 320 - 신호전송부
330 - 광섬유 400 - 중앙제어시스템
410 - 영상재구성부 420 - 송신제어부
500 - 아날로그 증폭기 600 - 송신코일

Claims

자기공명 영상장치를 이용하여 촬영하고자 하는 관심 영역의 그룹으로부터 RF 신호들을 검출하는 다수의 수신용 RF 코일;
상기 수신용 RF 코일 그룹으로부터 수신한 각 신호를 증폭하고 고속으로 직접 샘플링한 후 샘플링된 신호를 필터링하고 복조하여 저잡음 디지털 신호를 생성하는 분산형 스펙트로미터;
상기 관심영역을 이루는 상기 수신용 RF 코일의 그룹을 선택하는 제어신호를 생성하며 상기 저잡음 디지털 신호를 전송할 채널을 선택하고 광신호로 변환하여 전송하는 광섬유 채널제어시스템;
상기 광섬유를 통하여 전송되는 광신호를 수신하여 영상을 재구성하는 중앙제어시스템;
상기 중앙제어시스템에서 재구성된 영상의 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸고 증폭하여 감쇠를 최소화하는 아날로그 증폭기; 및
상기 아날로그 증폭기에서 증폭된 신호를 수신하여 영상촬영을 위한 경사자계와 고주파자장을 만드는 송신코일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치.
제1항에 있어서,
상기 자기공명 영상장치에 구비되는 다수의 수신용 RF 코일은 이미지를 획득하고자 하는 관심 영역인 이미지 영역에 따라 몸 전체를 아우를 수 있도록 3~6개의 그룹으로 나누어 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치.
제2항에 있어서,
상기 분산형 스펙트로미터는,
신호의 감쇠를 최소화하기 위해 상기 수신용 RF 코일 그룹으로부터 수신한 후 바로 증폭시키는 저잡음 증폭기(LNA);
상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 신호를 직접 샘플링하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어주는 고속 샘플링기; 및
상기 고속 샘플링기에서 샘플링된 디지털 신호를 필터링하고 복조하여 저잡음 디지털 신호를 생성하는 필터링 및 복조기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치.
제3항에 있어서,
상기 고속 샘플링기는 좁은 주파수 대역을 가진 고주파 신호로 이루어진 RF 신호를 지정된 채널을 통해서 상호 방해량을 초과함이 없이 전송할 수 있는 최대 전송률을 나타내는 나이키스트 레이트(Nyquist Rate)보다 낮은 정도로 샘플링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치.
제3항에 있어서,
상기 광섬유 채널제어시스템(Optical channel controller)은,
자기공명 영상신호를 생성하기 위한 수신용 RF 코일 그룹을 선택하는 그룹 선택부;
상기 분산형 스펙트로미터에서 저잡음 디지털 신호로 변환된 신호를 광신호로 변환하여 상기 중앙제어시스템으로 전송하는 신호전송부; 및
상기 분산형 스펙트로미터로부터 전송되는 저잡음 디지털 신호를 송수신하는 광섬유를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치.
제5항에 있어서,
상기 중앙제어시스템은,
상기 광섬유를 통하여 전송되는 광신호를 수신하여 영상을 재구성하는 영상재구성부; 및
상기 수신용 RF 코일에서의 RF 신호 수신과 인가를 위하여 상기 수신용 RF 코일의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 전송하는 송신제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치.
제6항에 있어서,
상기 송신제어부는 상기 분산형 스펙트로미터와 광섬유 채널제어시스템을 통하여 송신용 코일에 아날로그 RF 신호를 인가하는 동안에는 상기 수신용 RF 코일이 동작하지 않도록 제어하는 제어신호를 생성하고, 발생된 RF 신호는 상기 수신용 RF 코일을 통하여 수신하는 동안에는 해당 수신용 RF 코일 그룹만이 활성화되어 동작하도록 제어하는 제어신호를 생성하며, 이와 같이 생성된 제어신호를 상기 분산형 스펙트로미터 및 각 수신용 RF 코일로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 디지털 스펙트로미터를 이용한 신호처리장치.