KR101437777B1 - 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치 - Google Patents

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홍석민
쟈슈아 해균 박
김영보
조장희
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Abstract

본 발명은 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 공개한다. 이 장치는 양측에 개구를 가진 실린더; 막대 형상으로 상기 실린더 외부벽에 등간격으로 부착되어 상기 실린더 내 피사체에 전자기파를 방사하여 자기공명 영상 데이터를 수집하는 복수개의 모노폴 안테나; 및 일측에 상기 복수개의 모노폴 안테나가 수직하게 원형으로 배치되고 관통홀을 통해 타측에 복수개의 동축 케이블이 각각 연결되는 접지판;을 구비하고, 상기 복수개의 동축 케이블은 신호선이 상기 복수개의 모노폴 안테나 각각에 연결되고 접지선이 상기 접지판에 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 경우, 별도의 정합회로가 불필요하여 구조가 간단하고 제작비용이 절감되며, 인체 두뇌의 영상 취득에 적합하게 안테나의 길이가 최적화되어 안테나 길이로 인해 영상 취득이 방해되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 인체 두뇌의 깊은 영역에서도 높은 감도 및 안테나 이득을 유지하여 피사체의 깊은 곳까지 전자기파가 침투되고, 두뇌의 중앙뿐 아니라 상부에서도 높은 신호 대 잡음비를 나타내어 정확한 자기공명 영상 데이터를 취득할 수 있다.

Description

모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치{A monopole antenna structured magnetic resonance imaging device}
본 발명은 자기공명 영상 장치에 관한 것으로서, 특히 인체 두뇌의 영상 취득에 적합하게 안테나의 길이가 최적화되어 인체 두뇌의 깊은 영역에서 두뇌의 중앙뿐 아니라 상부에서도 정확한 자기공명 영상 데이터를 취득할 수 있는 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging, MRI)이란 인체에 아무런 해가 없는 자장과 비전리 방사선인 RF(radiofrequency) 펄스를 이용하여 체내의 양성자(수소 원자핵)에 핵자기 공명을 일으켜 원자핵의 밀도 및 물리 화학적 특성을 영상화하는 의료 영상 중 하나이다.
그 중에서 7T 자기 공명 영상과 같은 초고성능 필드(ultra high field, UHF)는 인간의 뇌 영상에서 우수한 자기 공명 혈관 조영술을 이용하여 높은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR), 높은 감수성 콘트라스트 및 높은 위상 콘트라스트 등을 제공하기 위한 많은 응용 프로그램이 연구되어 왔다.
그 일환으로서 깊이 위치해 있는 피사체에서 SNR 이득을 높이기 위해 표면 코일의 크기와 숫자를 증가시켜 보았으나 별다른 성과가 없었고, 최근에 연구되고 있는 다이폴 안테나가 최적의 전류 모드를 생성하기 위하여 7T MRI 뇌 영상에 적용되었으나 코일의 중심에 인체의 머리를 배치하기에는 안테나의 길이가 길어 MRI 뇌 영상 응용 프로그램에는 적합하지 않은 한계가 있었다.
도 1은 종래 기술에 따른 표면 코일(surface coil) 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 자기공명 영상 장치에서 복수개의 표면 코일 각각의 개략적인 원리도(a) 및 등가 회로도(b)로서, 복수개의 표면 코일(10), 디커플링 커패시터(C1, C2), 아크릴 실린더(20) 및 복수개의 동축 케이블(30)을 구비한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 자기공명 영상 장치는 복수개의 표면 코일(10)이 각각 직사각형 형상의 폐회로를 가지고 피사체를 감싸는 형태로 아크릴 실린더(20) 외부벽에 등간격으로 부착된다.
복수개의 표면 코일(10)에 전류가 인가되면 도 2(a)에서와 같이 자기장이 형성되고, 복수개의 표면 코일(10) 각각에서 형성된 자기장은 피사체에 침투하여 자기공명 영상 데이터를 생성하게 된다.
그런데, 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 자기공명 영상 장치는 도 2(a)에서와 같이, 표면 코일(10)을 환형으로 배열할 경우 복수개의 코일들 사이의 간섭이 발생하게 되므로, 도 2(b)에서 보는 바와 같이 coil 도선 위에 디커플링 커패시터(C1, C2)를 삽입해야 하는 한계가 있다.
이 디커플링 커패시터(C1, C2)는 공명을 일으켜 coil 도선에 최대의 전류가 흐르도록 유도하고 복수개의 코일들 간의 간섭을 감소시키지만, 코일이 인접한 부분에서만 높은 감도를 갖게 된다.
또한, 복수개의 코일의 각 채널에 입력되는 신호들은 원형 편파(circularly polarized)를 형성하기 위해서 서로 다른 위상, 예를 들어 45 씩의 위상차를 가지고 입력되고, 생성된 자기공명 영상 데이터를 송수신하는 동축 케이블(30)과 연결될 때 50 의 임피던스를 가지는 정합회로가 삽입되어야 한다.
이와 같이 복수개의 표면 코일(10)이 폐회로를 가짐으로 인해 발생하는 상기 문제점을 보완하기 위하여 다이폴 안테나 안테나 구조의 자기공명 영상 장치가 고안되었다.
도 3은 종래 기술에 따른 다이폴(dipole) 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 개략적인 구성도(a) 및 원리도(b)로서, 다이폴 안테나(50, 55) 및 동축 케이블(60)을 구비한다.
도 3을 참조하여 종래 기술에 따른 다이폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
종래 기술에 따른 다이폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치는 표면 코일 안테나 구조의 자기공명 영상 장치처럼 폐회로를 형성하지 않고 두 금속 막대인 다이폴 안테나(50, 55) 사이에 동축 케이블(60)의 신호선과 접지선을 연결하여 사용한다.
도 3(b)에서 보는 바와 같이 다이폴 안테나(50, 55)는 금속 막대 주위를 회전하는 형태의 자기장이 형성되고 금속 막대 및 자기장의 방향과 수직한 방향으로 전자기파가 사방으로 방사된다.
다이폴 안테나(50, 55)를 통해 방사된 전자기파는 안테나에서 멀리 떨어진 관심영역까지 높은 감도를 갖게 하여 전자기파가 방사되지 않는 표면 코일에 비해서 더 많은 침투 깊이를 갖도록 도와주지만, 300MHz의 주파수를 가지는 일반적인 MRI 장비인 7T MRI에서 최소한 50cm의 길이를 가져야 하는데, 이는 머리 영상 데이터를 측정하기 위하여 원형의 배열구조를 사용할 경우 머리가 안테나의 중앙에 위치하기 어려운 한계가 있다.
종래의 다이폴 안테나 구조를 가지는 자기공명 영상 장치의 이러한 한계를 극복하기 위하여 최근에 다이폴 안테나에 유전체를 사용하여 길이를 줄인 형태나 다이폴 안테나(50, 55)를 접는 형태로 길이를 최적화 시킨 형태가 고안되었다.
하지만, 유전체의 사용은 안테나의 제작 비용을 증가시킬 뿐 아니라 머리에 유전체를 접촉시켜야 하는 문제점이 있고, 다이폴 안테나(50, 55)를 접게 되면 안테나 주위에서 형성되는 자기장이 MRI의 주자기장과 직교하지 않고 평행하게 형성되는 부분이 발생하여 자기공명 영상 생성에 기여하지 못하는 부분적 손실을 초래하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 자기공명 영상 데이터를 전달하는 동축 케이블과 연결될 때 별도의 정합회로가 불필요하고, 피사체의 머리 영상 데이터를 측정할 때 머리가 안테나의 중앙에 위치하게 하는 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 제공하는 것이다.
또한, 안테나에서 멀리 떨어진 피사체의 관심영역까지 높은 감도 및 안테나 이득을 유지하여 피사체의 깊은 곳까지 침투할 수 있는 전자기파를 방사하고, 피사체 뇌의 중앙뿐 아니라 상부에까지 높은 신호 대 잡음비를 나타내는 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치는 양측에 개구를 가진 실린더; 막대 형상으로 상기 실린더 외부벽에 등간격으로 부착되어 상기 실린더 내 피사체에 전자기파를 방사하여 자기공명 영상 데이터를 수집하는 복수개의 모노폴 안테나; 및 일측에 상기 복수개의 모노폴 안테나가 수직하게 원형으로 배치되고 관통홀을 통해 타측에 복수개의 동축 케이블이 각각 연결되는 접지판;을 구비하고, 상기 복수개의 동축 케이블은 신호선이 상기 복수개의 모노폴 안테나 각각에 연결되고 접지선이 상기 접지판에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치는 상기 복수개의 모노폴 안테나는 인가되는 전류에 따라 안테나 주위를 회전하는 자기장을 형성하고 상기 안테나 및 상기 자기장의 방향과 수직한 방향으로 상기 피사체에 전자기파를 방사하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 상기 자기공명 영상 데이터는 제1 각도의 위상차로 상기 피사체 내부에 원형 편파(circularly polarized)의 자기장을 공급하여 수집되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 상기 제1 각도는 40 내지 50인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 상기 복수개의 모노폴 안테나는 길이가 18 내지 22 cm인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 상기 복수개의 동축 케이블은 상기 자기공명 영상 데이터를 MRI의 송수신 장치에 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 상기 MRI는 7T MRI 장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의할 경우, 별도의 정합회로가 불필요하여 구조가 간단하고 제작비용이 절감되며, 인체 두뇌의 영상 취득에 적합하게 안테나의 길이가 최적화되어 안테나 길이로 인해 영상 취득이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 인체 두뇌의 깊은 영역에서도 높은 감도 및 안테나 이득을 유지하여 피사체의 깊은 곳까지 전자기파가 침투되고, 두뇌의 중앙뿐 아니라 상부에서도 높은 신호 대 잡음비를 나타내어 정확한 자기공명 영상 데이터를 취득할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 표면 코일(surface coil) 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 자기공명 영상 장치에서 복수개의 표면 코일 각각의 개략적인 원리도(a) 및 등가 회로도(b)이다.
도 3은 종래 기술에 따른 다이폴(dipole) 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 개략적인 구성도(a) 및 원리도(b)이다.
도 4는 본 발명에 따른 모노폴(monopole) 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 개략적인 사시도(a), 평면도(b) 및 구성도(c)이다.
도 5는 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 시뮬레이션한 결과를 종래 기술과 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 점진적 에코 스캔(gradient echo scan)한 SNR 맵(map)을 종래 기술과 비교한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 뇌의 두 부분을 가로 방향으로 슬라이스(slice)한 SNR 평면 프로파일(profile)을 종래 기술과 비교한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시한 SNR 평면 프로파일의 뇌의 가로축 거리에 따른 SNR 값을 종래 기술과 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 뇌의 두 부분을 세로 방향으로 슬라이스(slice)한 SNR 측면 프로파일(profile)을 종래 기술과 비교한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시한 SNR 프로파일(profile)의 뇌의 세로축 거리에 따른 SNR 값을 종래 기술과 비교한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 모노폴(monopole) 안테나 구조의 자기공명 영상 장치의 개략적인 사시도(a), 평면도(b) 및 구성도(c)로서, 복수개의 모노폴 안테나(120), 접지판(140), 실린더(160) 및 복수개의 동축 케이블(180)을 구비한다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치 각 구성요소의 기능을 설명하면 다음과 같다.
실린더(160)는 양측에 개구를 가지고 MRI 장치의 보어(bore) 기능을 하는데, 재질은 아크릴인 것이 바람직하다.
복수개의 모노폴 안테나(120)는 막대 형상으로서, 실린더(160) 외부벽에 등간격으로 부착되어 실린더(160) 내 피사체에 전자기파를 방사하여 자기공명 영상 데이터를 수집한다.
접지판(140)은 일측에 복수개의 모노폴 안테나(120)가 수직하게 원형으로 배치되고 관통홀을 통해 타측에 복수개의 동축 케이블(180) 각각의 접지선이 연결되어 접지시킨다.
복수개의 동축 케이블(180)의 신호선은 복수개의 모노폴 안테나(120) 각각에 연결되어 복수개의 모노폴 안테나(120)에서 수집된 자기공명 영상 데이터를 MRI 장치의 송수신기(미도시)에 전달한다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치 의 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 자기공명 영상 장치는 막대 형상의 복수개의 모노폴 안테나(120)를 소정의 면적, 예를 들어 40cm x 40cm 를 가진 접지판(140) 상에 접지판(140)의 중심에서 일정거리를 유지하면서 접지판(140)과 수직하게 원형으로 배치한다.
이를 위하여 본 실시예에서는 8개의 모노폴 안테나(120)가 등간격으로 실린더(160) 외부벽에 부착되어 관통홀을 통해 접지판(140)을 관통하여 8개의 동축 케이블(180) 각각에 연결되고 8개의 동축 케이블(180)의 접지선은 접지판(140)에 연결된다.
또한, 접지판(140)은 MRI 장치의 주자기장과 수직하게 위치되며, 8개의 통축케이블은 MRI 장치의 송수신기(미도시)에 연결되어 8개의 모노폴 안테나(120)로부터 수집되는 자기공명 영상 데이터를 송수신한다.
즉, 8개의 모노폴 안테나(120)에 전류가 인가되면 금속 막대 주위를 회전하는 형태의 자기장이 형성되고 금속 막대 및 자기장의 방향과 수직한 방향으로 전자기파가 사방으로 방사된다.
상기 방사된 전자기파는 안테나에서 멀리 떨어진 피사체의 관심영역까지 높은 감도를 유지하여 피사체의 더 깊은 곳까지 침투할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 자기공명 영상 장치는 7T MRI 장치에서 뇌 영상 촬영에 적합하고, 8개의 모노폴 안테나(120) 각각에 입력되는 자기공명 영상 데이터 신호는 제1 각도의 위상차를 갖고 입력되어 피사체 내부에 원형 편파(circularly polarized)의 자기장을 공급하게 된다. 이때, 제1 각도는 40 내지 50로 설정 가능하며, 45로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 8개의 모노폴 안테나(120) 각각은 도 3(a)에 도시된 다이폴 안테나(50, 55)의 한쪽 금속 막대가 접지판(140)으로 대체되었기 때문에 도 3(b)에 도시한 종래 기술에 따른 다이폴 안테나(50, 55)와 유사한 전자기장을 형성시킨다.
즉, 접지판(140)의 거울 효과로 인하여 종래 기술에 따른 다이폴 안테나(50, 55)의 한쪽 금속 막대가 존재하는 것처럼 동작하게 되어 7T MRI에서 20cm의 길이를 갖게 되어 머리영상에 적합하게 길이가 최적화된다.
이러한 모노폴 안테나(120) 길이의 최적화는 실린더(160)의 유전율을 고려하여 25 cm 대신에 18 내지 22 cm로 조절 가능하며, 안테나의 중앙에 피사체의 머리가 위치하도록 20 cm로 조절하는 것이 바람직하다.
8개의 모노폴 안테나(120) 각각에서 형성된 전자기파는 피사체에 침투하여 자기공명 영상 데이터를 생성하고, 8개의 통축케이블을 통하여 MRI의 송수신 장치에 자기공명 영상 데이터를 전달한다.
한편, 8개의 모노폴 안테나(120) 각각은 구리 테이프 형상으로서 35 + j 25 의 임피던스를 갖게 되어 기본적으로 -10.9 dB 의 반사계수를 갖게 되므로 종래 기술에 따른 표면 코일과 달리 동축 케이블(180)과 연결될 때 별도의 정합회로가 불필요하게 된다.
또한, 종래 기술에 따른 다이폴 안테나에 비해서 3 dB의 안테나 이득을 갖게 되어 다이폴 안테나 대비 더 큰 침투 깊이를 제공할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 시뮬레이션한 결과를 종래 기술과 비교한 도면으로서, (a)는 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조, (b)는 종래 기술에 따른 다이폴 안테나(50, 55) 구조, (c)는 본 발명에 따른 모노폴 안테나(120) 구조의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 5(a)에서 보는 바와 같이, 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조는 표면 코일 근처에서만 강한 감도를 나타내고, 도 5(b) 및 도 5(c)에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 B1+ 필드 패턴은 뇌의 상부(superior aspect)에서 필드 강도가 다이폴 안테나 구조보다 더 개선된 것을 볼 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 점진적 에코 스캔(gradient echo scan)한 SNR 맵(map)을 종래 기술과 비교한 도면으로서, (a), (b), (c)는 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조 SNR 맵의 측면도, 정면도, 평면도이고, (d), (e), (f)는 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조 SNR 맵의 측면도, 정면도, 평면도를 나타낸다.
종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 SNR 맵은 도 6(a), (b), (c)에서 보는 바와 같이, 뇌의 주변에만 높은 감도를 나타내는 반면, 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 SNR 맵은 도 5(d), (e), (f)에서 보는 바와 같이, 뇌의 중앙뿐 아니라 뇌의 상부(superior aspect)에서 높은 SNR을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 뇌의 두 부분을 가로 방향으로 슬라이스(slice)한 SNR 평면 프로파일(profile)을 종래 기술과 비교한 도면으로서, (a), (b)는 각각 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 제1 및 제2 가로 방향 슬라이스에 의한 SNR 평면 프로파일이고, (c), (d)는 각각 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 제1 및 제2 가로 방향 슬라이스에 의한 SNR 평면 프로파일이다.
도 8은 도 7에 도시한 SNR 평면 프로파일의 뇌의 가로축 거리에 따른 SNR 값을 종래 기술과 비교한 그래프로서, 일점쇄선 및 이점쇄선은 각각 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 제1 및 제2 가로 방향 슬라이스에 의한 SNR 곡선이고, 실선 및 점선은 각각 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 제1 및 제2 가로 방향 슬라이스에 의한 SNR 곡선이다.
도 8에서 보는 바와 같이, 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 SNR 값은 뇌의 주변에만 높은 값을 나타내는 반면, 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 SNR 맵은 뇌의 중앙부에서 표면 코일 안테나 구조보다 2배 정도 큰 SNR 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치를 이용하여 뇌의 두 부분을 세로 방향으로 슬라이스(slice)한 SNR 측면 프로파일(profile)을 종래 기술과 비교한 도면으로서, (a)는 각각 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 세로 방향 슬라이스에 의한 SNR 측면 프로파일이고, (b)는 각각 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 세로 방향 슬라이스에 의한 SNR 측면 프로파일이다.
도 10은 도 9에 도시한 SNR 프로파일(profile)의 뇌의 세로축 거리에 따른 SNR 값을 종래 기술과 비교한 그래프로서, 일점쇄선은 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 세로 방향 슬라이스에 의한 SNR 곡선이고, 실선은 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 세로 방향 슬라이스에 의한 SNR 곡선이다.
도 10에서 보는 바와 같이, R1 영역(z<80 mm)에서는 종래 기술에 따른 표면 코일 안테나 구조의 SNR 값과 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 SNR 값이 거의 유사하지만, R2 영역(90mm<z<120mm)에서는 모노폴 안테나 구조가 표면 코일 안테나 구조보다 2배 정도 큰 SNR 값을 나타내고, R3 영역(145mm<z<180mm)에서는 모노폴 안테나 구조가 표면 코일 안테나 구조보다 5배 정도 큰 SNR 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치는 자기공명 영상 데이터를 전달하는 동축 케이블과 연결될 때 별도의 정합회로가 불필요하여 구조가 간단하고 제작비용이 절감되며, 피사체의 머리 영상 데이터를 측정할 때 머리가 안테나의 중앙에 위치하게 됨으로써 인체 두뇌의 영상 취득에 적합하게 길이가 최적화되어 안테나의 길이로 인해 영상 취득이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 인체 두뇌의 깊은 영역에서도 높은 감도 및 안테나 이득을 유지하여 피사체의 깊은 곳까지 전자기파가 침투되고, 두뇌의 중앙뿐 아니라 상부에서도 높은 신호 대 잡음비를 나타내어 정확한 자기공명 영상 데이터를 취득할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
120: 복수개의 모노폴 안테나
140: 접지판
160: 실린더
180: 복수개의 동축 케이블

Claims (7)

  1. 양측에 개구를 가진 실린더;
    막대 형상으로 상기 실린더 외부벽에 등간격으로 부착되어 상기 실린더 내 피사체에 전자기파를 방사하여 자기공명 영상 데이터를 수집하는 복수개의 모노폴 안테나; 및
    일측에 상기 복수개의 모노폴 안테나가 수직하게 원형으로 배치되고 관통홀을 통해 타측에 복수개의 동축 케이블이 각각 연결되는 접지판;을 구비하고,
    상기 복수개의 동축 케이블은 신호선이 상기 복수개의 모노폴 안테나 각각에 연결되고 접지선이 상기 접지판에 연결되는 것을 특징으로 하는
    모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 모노폴 안테나는
    인가되는 전류에 따라 안테나 주위를 회전하는 자기장을 형성하고 상기 안테나 및 상기 자기장의 방향과 수직한 방향으로 상기 피사체에 전자기파를 방사하는 것을 특징으로 하는
    모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자기공명 영상 데이터는
    제1 각도의 위상차로 상기 피사체 내부에 원형 편파(circularly polarized)의 자기장을 공급하여 수집되는 것을 특징으로 하는
    모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 각도는
    40 내지 50인 것을 특징으로 하는
    모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 모노폴 안테나는
    길이가 18 내지 22 cm인 것을 특징으로 하는
    모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 동축 케이블은
    상기 자기공명 영상 데이터를 MRI의 송수신 장치에 전달하는 것을 특징으로 하는
    모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 MRI는
    7T MRI 장치인 것을 특징으로 하는
    모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치.


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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101714454B1 (ko) 2016-04-29 2017-03-10 가천대학교 산학협력단 나선형 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치
KR20190041327A (ko) 2017-10-12 2019-04-22 가천대학교 산학협력단 양방향의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상장치
KR20200129370A (ko) 2019-05-08 2020-11-18 가천대학교 산학협력단 진행파 코일 기반의 자기공명 영상용 rf코일 장치
KR20210061605A (ko) 2019-11-20 2021-05-28 가천대학교 산학협력단 지그재그 다이폴 안테나를 이용한 자기공명영상용 rf 코일

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001212103A (ja) 2000-02-01 2001-08-07 Ge Yokogawa Medical Systems Ltd 医用撮影装置
KR20010081364A (ko) * 2000-02-14 2001-08-29 지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시끼가이샤 수신 코일과 자기공진 촬상 방법 및 그 장치
KR200292808Y1 (ko) 2002-04-19 2002-10-25 김진경 전자석과 한 조가 된 마이크로파 발생장치
US20080228063A1 (en) 2005-11-22 2008-09-18 Bsd Medical Corporation System and method for irradiating a target with electromagnetic radiation to produce a heated region

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100927380B1 (ko) * 2007-06-18 2009-11-19 가천의과학대학교 산학협력단 자기공명영상장치
KR101082322B1 (ko) * 2009-10-14 2011-11-10 충북대학교 산학협력단 마이크로파 토모그램의 데이터를 다이콤 파일로 변환하는 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001212103A (ja) 2000-02-01 2001-08-07 Ge Yokogawa Medical Systems Ltd 医用撮影装置
KR20010081364A (ko) * 2000-02-14 2001-08-29 지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시끼가이샤 수신 코일과 자기공진 촬상 방법 및 그 장치
KR200292808Y1 (ko) 2002-04-19 2002-10-25 김진경 전자석과 한 조가 된 마이크로파 발생장치
US20080228063A1 (en) 2005-11-22 2008-09-18 Bsd Medical Corporation System and method for irradiating a target with electromagnetic radiation to produce a heated region

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101714454B1 (ko) 2016-04-29 2017-03-10 가천대학교 산학협력단 나선형 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상 장치
US10488474B2 (en) 2016-04-29 2019-11-26 Gachon Univ. of Industry-Academic Coop Foundation Magnetic resonance imaging apparatus with spirally extended monopole antenna structure
KR20190041327A (ko) 2017-10-12 2019-04-22 가천대학교 산학협력단 양방향의 모노폴 안테나 구조의 자기공명 영상장치
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