KR101242500B1 - Ｐｅｔ－ｍｒｉ 융합시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 융합 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PET(Positron Emission Tomography)-MRI(Magnetic Resonance Imaging) 융합 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 PET-MRI 융합 시스템은, 원통형으로서 외벽과 내벽을 갖는 마그네트 보어(Magnet bore); 상기 마그네트 보어의 내벽에 인접하여 설치된 경사 코일(Gradient Coil); 상기 경사 코일의 내벽에 인접하여 설치되고, RF 펄스신호를 방출하고, 상기 RF 펄스신호에 대응하는 MRI 데이터를 검출하는 MRI RF 코일; 및 PET 데이터를 검출하며 상기 PET-MRI 시스템에서 탈부착이 가능한 PET 검출기를 포함한다.

Description

ＰＥＴ－ＭＲＩ 융합시스템{PET-MRI SYSTEM}
본 발명은 PET(Positron Emission Tomography)-MRI(Magnetic Resonance Imaging) 융합 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 양전자 방출 단층촬영술(Positron Emission Tomagraphy, 또는 PET) 장치는 인체의 특정기관 또는 종양의 이미지를 생성하는데 사용되거나 신진 대사가 일어나는 활동부위의 생화학적 현상을 진단하기 위한 이미지를 생성하는데 사용된다. 상기 PET 장치는 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 여러 기본 대사물질에 표시하여 인체에 투여한 후, 상기 양전자와 상기 대사 물질간의 상호작용으로 발생하는 감마선을 체외에서 검출하여 단층촬영 영상을 생성한다.
PET 장치를 통해 획득한 PET 이미지는 일반적으로 해상도가 낮다. 이에 종래에는 컴퓨터 단층촬영(Computer Tomography, 이하, CT) 장치를 상기 PET 장치와 함께 사용하여 PET 이미지의 낮은 해상도를 보완하고 있었다.
그러나, CT 장치를 통해 획득한 CT 이미지는 일반적으로 연-조직(Soft-tissues)에 대한 대조도(Contrast)가 떨어지므로, CT를 대신하여 인체의 연-조직에 대한 대조도가 우수하고, 기능영상 및 분자영상이 가능하며, 방사능의 피폭우려가 없는 자기 공명 이미징(Magnetic Resonance Imaging, 이하, MRI) 장치를 PET 장치와 함께 사용하는 PET-MRI(Positron Emission Tomography- Magnetic Resonance Imaging) 융합 시스템이 개발되었다.
기존 PET-MRI 시스템은 도 1과 같은 구조로, PET의 검출기와 MRI의 RF coil이 적층 구조로 동일한 시야각(FOV, Field Of View)를 갖는다. (Performacne Test of an LSO-APP Detector in a 7-T MRI Scanner for simultaneous PET/MRI, Pichler et al, JNM, Vol.47, No. 4, April 2006).
기존의 PET-MRI 시스템에서는 MRI의 고주파 신호가 PET에 미치는 영향을 줄이기 위해 PET 검출기에 RF 차폐를 하며 MRI 바디 코일 밖에 위치한다. PET 검출기의 RF 차폐용 전도체는 MRI 코일의 성능을 떨어뜨리고 경사자장(Gradient field)의 와류전류가 발생하게 되어 MRI영상을 저하시킨다. 또한 PET 검출기가 MRI 바디 코일(MRI Body Coil) 밖에 설치됨으로 환자에게서 나오는 감마선이 MRI 바디 코일로 인해서 감쇄하고 산란되게 하여 신호의 크기를 줄일 수 있게 된다. 또한 MRI 마그네트(Magnet) 안에서 사용되는 PET 검출기의 소자는 비자성물질의 소자가 사용 되고 있지만 전치증폭기(Preamplifier)에 커패시터 또는 저항 소자까지 모두 비자성물질의 소자를 사용 하는데 어려움도 있다. 이러한 소자들에 남아 있는 자성(Magnetism)이 MRI의 주자장 균일도에 영향을 줄 수 있으며, PET 검출기의 RF 차폐부 구조와 전자회로가 MRI의 Gradient Coil(경사자장 생성부)에서 발생하는 신호와 상호 작용하여 와류전류를 발생하고 이 전류가 MRI 영상의 SNR(신호대잡음비, Signal-to-ratio)을 감쇠시키게 된다.
기존의 PET-MRI 시스템은 PET 또는 MRI 영상만을 촬영 할 때에도 두 기기 모두가 있어야 함으로 시스템의 효율성이 떨어지는 단점과 PET 시스템의 소자 또는 관련 기기를 수리 할 때 MRI의 강한 자기장 때문에 수리가 불편한 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 양전자 방출 단층영상 및 자기공명영상이 융합된 영상 품질을 향상시킬 수 있는 PET-MRI 시스템을 제공하고, 아울러 PET 시스템의 소자 또는 관련 기기의 관리 및 수리 등에 편의성을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 PET-MRI 융합 시스템은, 원통형으로서 외벽과 내벽을 갖는 마그네트 보어, 상기 마그네트 보어의 내벽에 설치된 경사 코일, 상기 경사 코일 내벽에 접하여 설치되어 RF 펄스 신호를 방출하고, 그 내부에 제 1 관통홀을 형성하는 바디 코일, 및 상기 RF 펄스 신호에 대응하는 MRI 데이터를 검출하는 MRI RF 수신 코일을 포함하는 MRI 시스템과, 그 내부에 제 2 관통홀을 형성하며, PET 데이터를 검출하는 PET 검출부, 상기 PET 검출부를 둘러싸서 상기 바디 코일에서 방출되는 상기 RF 펄스 신호를 차폐하는 RF 차폐부, 및 상기 PET 데이터를 수집하여 PET 이미지를 형성하는 데이터 처리부를 포함하는 PET 검출기와, 피검사체를 운송하는 피검사체 반송부를 포함하고, 상기 MRI 시스템과 상기 PET 검출기는 일체로 운용되거나 서로 분리되어 독립적으로 운용되며, 상기 MRI 시스템과 상기 PET 검출기가 일체로 운용되면, 상기 PET 검출부는 상기 제 1 관통홀과 상기 제 2 관통홀이 서로 통하여 연결되도록 상기 경사 코일의 내벽과 상기 바디 코일의 측면에 접하도록 위치하며, 상기 피검사체 반송부는, 상기 MRI 시스템과 상기 PET 검출기가 일체로 운용되면, 상기 제 1 관통홀과 상기 제 2 관통홀을 동시에 관통하여 이동하고, 상기 제 MRI 시스템과 상기 PET 검출기가 서로 분리되어 독립적으로 운용되면, 상기 제 1 관통홀 또는 상기 제 2 관통홀 중 어느 하나를 관통하여 이동하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 PET-MRI 융합 시스템은, 상기 PET-MRI 융합 시스템은, 피검사체의 PET 촬영 및 MRI 촬영이 파이프라인(Pipeline) 방식으로 가능한 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 PET-MRI 융합 시스템은, 상기 데이터 처리부는 상기 MRI 시스템으로부터 이격되는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에 따르면, 기존 PET-MRI 시스템에서 시야각(FOV)한계를 극복하고 전신촬영이 가능하다.
본 발명에 따르면, MRI와 PET 사이의 고자장, 고주파, 저주파 대전력 간섭, 자장 왜곡, 신호대잡음비 감소, 와류전류 등의 문제점을 해결 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 PET 검출기는 탈부착이 가능한 구조로 PET와 MRI가 서로 독립적으로 운용할 수 있다.
본 발명에 따르면, PET-MRI 촬영의 효율성을 가지며 PET시스템의 유지보수가 용이하다.
본 발명에 따르면, MRI와 PET의 상호작용을 최소화 하면서 영상촬영 공간을 최대화 할 수 있다.
본 발명에 따르면, PET-MRI 영상의 질을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 PET-MRI 융합 시스템의 단면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PET-MRI 융합 시스템(200)의 단면을 도시한다.
도 3a는 도 2에 도시된 PET-MRI 융합 시스템에서 MRI 시스템의 단면을 도시한다.
도 3b는 도 2에 도시된 PET-MRI 융합 시스템에서 PET 검출기의 단면을 도시한다.
도 4a, 4b, 4c는 본 발명의 실시예에 따른 PET-MRI 융합 시스템(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 분리된 MRI 시스템의 동작을 도시한다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 분리된 PET 검출기의 동작을 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 당업자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관해서는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PET-MRI 융합 영상 획득장치를 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 PET-MRI 융합 시스템(200)은 MRI 촬영을 위한 MRI 시스템(201)과 PET 촬영을 위한 PET 검출기(202)를 포함한다.
도 2를 참조하면, PET-MRI 융합 시스템(200)은 마그네트 보어(Magnet Bore, 210), 경사장을 형성하는 경사 코일(Gradient coil, 211), 피검사체에 RF 펄스 신호를 송신하는 바디 코일(Body coil, 212), 상기 RF 펄스신호에 대응하는 MRI 데이터를 수신하는 MRI RF 수신 코일(213), 피검사체가 PET-MRI 촬영을 위해 수용될 수 있는 제1 관통홀(214) 및 제2 관통홀(215), 피검사체로부터 방출되는 PET 신호를 검출하는 PET 검출부(221), 피검체를 이송시키는 반송부(230), MRI 시스템으로부터의 RF 신호를 차폐하는 RF 차폐부(222), 반송부(230)의 움직임을 제어하는 반송부 구동부(231)을 포함할 수 있다.
도 3a, 도 3b는 도 2의 PET-MRI 융합 시스템(200)에서 각각 분리된 MRI 시스템과 PET 검출기를 나타낸다.
도 3a를 참조하면, MRI 시스템은(201) 정자장을 형성하는 마그네트 보어(Magnet Bore, 210), 경사장을 형성하는 경사 코일(Gradient Coil, 211), 피검사체에 RF 펄스 신호를 송신하는 바디 코일(213), 피검사체로부터의 RF 신호를 수신하는 MRI RF 수신 코일(212), 반송부(230)에 의하여 피검사체가 이송되는 제1 관통홀(214), 반송부(230)의 움직임을 제어하는 반송부 구동부(231)를 포함할 수 있다.
마그네트 보어(Magnet Bore, 210)는 주 자석으로서, 반송부(230)의 이동축을 둘러싸는 구조물을 의미한다. 여기서, 마그네트 보어(210)는 외벽과 내벽으로 구성된 원통 구조를 갖는 것이 바람직하다. 바디 코일(212)은 상기 경사 코일(211)의 내벽에 인접하여 설치된다. 바디 코일(212)은 마그네트 보어(210)와 경사 코일(211)에서 각각 정자장과 경사자장이 형성되면, 라모어(Lamor) 주파수에 대응하는 RF 펄스신호를 방출하는 신호 송신기능을 갖는다. MRI RF 수신 코일(213)은 피검체로부터 방출되는 MRI 데이터를 수집하는 수신기능을 갖는다. 상기 마그네트 보어(210)는 구동시에 반송부(230)의 이동축과 평행한 정자장을 제1 관통홀(214) 내부에 형성한다.
여기서, 바디 코일(212)의 동작을 구체적으로 설명하면, 바디 코일(212)에서 RF 펄스신호가 방출되면, 방출된 RF 펄스신호는 반송부(230) 위의 피검체에 가해진다. 그러면, 피검체는 가해지는 RF 펄스신호의 라모어 주파수에 상응하는 MRI 데이터를 방출하는데, 이 때, MRI RF 수신 코일(213)은 상기 피검체에서 방출되는 상기 MRI 데이터를 수집하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 PET-MRI 융합 시스템(200)은 피검체를 운송하는 반송부(230)가 용이하게 드나들 수 있는 제1 관통홀(214)을 갖는다. 상기 제1 관통홀(214)는 상기 바디 코일(212)의 내부에 형성된다.
도 3b를 참조하면, PET 검출기(202)는 피검체로부터 방출되는 PET 신호를 검출하는 PET 검출부(221), 반송부(230)에 의해 피검체가 이송되는 제2 관통홀(214), MRI 시스템으로부터의 RF 신호를 차폐하는 RF 차폐부(222), PET 검출기(202)에 전원을 공급하는 전력 분배부(240), PET 검출부(221)에서 검출한 데이터를 처리하는 데이터 처리부(250)를 포함한다.
PET 검출기(202)은 PET-MRI 융합 시스템(200)에서 탈부착이 가능하도록 독립적으로 형성될 수 있다. PET-MRI 융합 영상을 얻기 위한 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, MRI 시스템에 인접하여 동작할 수 있다.
PET 검출부(221)는, 피검체가 PET 영역으로 진입했을 경우, 피검체로부터 방출되는 PET 데이터(감마선)를 검출한다. 상기 PET 검출부(221)는 PET 검출기(202)의 일단에 위치하며, 상기 바디 코일(212)의 측면에 접할 수 있다.
반송부(230)는 피검체를 PET 검출부(221)와 제1 관통홀(214), 제2 관통홀(215)의 중심축인, 이동축을 따라 운송한다. 이러한 반송부(230)에는 MRI 혹은 PET 데이터를 수신하는 수신부가 설치되지 않기 때문에 구조가 간단하고, 피검체인 환자는 밀폐된 공간에서 오는 불편함과 불안감을 해소할 수 있다. 또한, PET 영역과 MRI 영역이 분리되어 있어, 환자가 위치할 수 있는 공간을 충분히 확보할 수 있다.
RF 차폐부(222)는 PET 검출기(202)의 외벽 전체를 커버하게 설치되어 바디 코일(212)에서 방출되는 RF 펄스신호를 차단한다.
전력 분배부(240)는 PET 검출기(202)에 전력을 분배한다.
데이터 처리부(250)는 PET 검출부(221)에서 획득한 PET 데이터를 수집하여 PET 이미지를 생성한다.
도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 PET-MRI융합 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 피검체(10)이 PET-MRI 융합 시스템(200)에 의한 촬영 전 상태를 도시한다.
도 4a를 참조하면, PET-MRI 융합 시스템(200)은 피검체(10)의 자기 공명 데이터를 획득하기 위한 MRI 영역(MRI Imaging)(420)와 피검체(10)의 양전자 방출 단층촬영 데이터를 획득하기 위한 PET 영역(PET Imaging)을 포함한다.
도 4b를 참조하면, PET 데이터 검출시, 피검체(10)에서 측정하고자 하는 부위(예를 들면, 복부)가 PET 영역(410)의 중앙에 오도록 반송부(230)를 이동시키고, PET 데이터를 검출한다. 여기서, 피검체(10)의 복부가 PET 영역에 위치된 경우, 피검체(10)의 머리는 MRI 영역(420)에 위치할 수 있으므로, 복부의 PET 데이터를 검출함과 함께 머리의 MRI 데이터를 검출할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 이 후, 반송부(230)가 피검체(10)의 복부를 MRI 영역(420)으로 이동시킨 후, 복부의 MRI 데이터를 검출한다. 이 때, PET 영역(410)에서는 피검체(10)의 머리와 하체의 PET 데이터를 함께 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 PET-MRI 융합 시스템(200)은 피검체(10)의 MRI 데이터와 PET 데이터를 함께 검출할 수도 있고, PET와 MRI의 동작을 소정의 시간차를 두고 구동할 수도 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 PET-MRI 융합 시스템(200)은 피검체(10)의 소정 부위 또는 전신의 MRI 데이터와 PET 데이터를 함께 검출할 수 있다. 특히, MRI 영역 내의 바디 코일(212)이 마그네트 보어(210) 중앙에 고정 설치되어 있어, 피검체(10)의 전신에 대한 MRI 데이터를 용이하게 얻을 수 있다.
PET 영역(410)과 MRI 영역(420)은 피검체를 싣는 반송부(230)의 이동축 방향으로 직렬로 배치된다. 따라서, PET 영역(410)과 MRI 영역(420)이 파이프라인(Pipeline) 형식으로 이루어져 촬영이 간편하고 전신 촬영시 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 피검체(10)의 PET 데이터 검출 시, PET 검출부(221)는 RF 차폐되어 있어 MRI 검출을 위한 구성이 피검체(10) 주위에 존재하지 않기 때문에, 인공물(artifacts)이 없어 피검체(10)의 순수한 PET 데이터를 얻을 수 있다.
도 5a, 도 5b는 MRI 시스템과 PET 시스템이 분리된 독립적인 운용상태를 도시한다.
도 5a, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PET-MRI 융합 시스템은 MRI 촬영과 PET 촬영 중 하나의 촬영을 하고자 하는 경우에는 분리하여 운용이 가능하다. 따라서, 다양한 운용이 가능하며 촬영의 효율성이 높다.
본 발명은 기존 PET-MRI 시스템에서 시야각(FOV)한계를 극복하고 전신촬영이 가능한 시야각(FOV)를 가지는 PET-MRI 시스템 구조를 가지며, MRI와 PET 사이의 고자장, 고주파, 저주파 대전력 간섭, 자장 왜곡, 신호대잡읍비 감소, 와류전류 등의 문제점을 줄일 수 있다. 또한 MRI 영상촬영 공간을 최대화 할 수 있는 구조이므로, PET에 의한 MRI 데이터의 왜곡, 인공물, SNR의 감소 영향을 줄일 수 있고, MRI에 의한 PET 데이터의 부정적 영향을 줄여 PET-MRI의 영상의 질을 높일 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 피검사체
200 : PET-MRI 융합 시스템
201 : MRI 시스템
202 : PET 검출기
210 : 마크네트 보어(Magnet Bore)
211 : 경사 코일(Gradient coil)
212 : 바디 코일(Body coil)
213 : MRI RF 수신 코일
214 : 제1 관통홀
215 : 제2 관통홀
221 : PET 검출부
222 : RF 차폐부
230 : 반송부
231 : 반송부 구동부
240 : 전력 분배부
250 : 데이터 처리부
410 : PET 영역
420 : MRI 영역

Claims (6)

  1. 원통형으로서 외벽과 내벽을 갖는 마그네트 보어;
    상기 마그네트 보어의 내벽에 설치된 경사 코일;
    상기 경사 코일 내벽에 접하여 설치되어 RF 펄스 신호를 방출하고, 그 내부에 제 1 관통홀을 형성하는 바디 코일; 및
    상기 RF 펄스 신호에 대응하는 MRI 데이터를 검출하는 MRI RF 수신 코일을 포함하는 MRI 시스템과,
    그 내부에 제 2 관통홀을 형성하며, PET 데이터를 검출하는 PET 검출부;
    상기 PET 검출부를 둘러싸서 상기 바디 코일에서 방출되는 상기 RF 펄스 신호를 차폐하는 RF 차폐부; 및
    상기 PET 데이터를 수집하여 PET 이미지를 형성하는 데이터 처리부를 포함하는 PET 검출기와,
    피검사체를 운송하는 피검사체 반송부를 포함하고,
    상기 MRI 시스템과 상기 PET 검출기는 일체로 운용되거나 서로 분리되어 독립적으로 운용되며,
    상기 MRI 시스템과 상기 PET 검출기가 일체로 운용되면, 상기 PET 검출부는 상기 제 1 관통홀과 상기 제 2 관통홀이 서로 통하여 연결되도록 상기 경사 코일의 내벽과 상기 바디 코일의 측면에 접하도록 위치하며,
    상기 피검사체 반송부는,
    상기 MRI 시스템과 상기 PET 검출기가 일체로 운용되면, 상기 제 1 관통홀과 상기 제 2 관통홀을 동시에 관통하여 이동하고, 상기 제 MRI 시스템과 상기 PET 검출기가 서로 분리되어 독립적으로 운용되면, 상기 제 1 관통홀 또는 상기 제 2 관통홀 중 어느 하나를 관통하여 이동하는,
    PET-MRI 융합 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PET-MRI 융합 시스템은, 상기 피검사체의 PET 촬영 및 MRI 촬영이 파이프라인(Pipeline) 방식으로 가능한,
    PET-MRI 융합 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 MRI 시스템으로부터 이격되는,
    PET-MRI 융합 시스템.
  6. 삭제
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