KR101541821B1 - Birdcage RF Coil for Small Animal NMR Imaging at MRI System - Google Patents

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KR101541821B1 KR1020130159948A KR20130159948A KR101541821B1 KR 101541821 B1 KR101541821 B1 KR 101541821B1 KR 1020130159948 A KR1020130159948 A KR 1020130159948A KR 20130159948 A KR20130159948 A KR 20130159948A KR 101541821 B1 KR101541821 B1 KR 101541821B1
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    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR

Abstract

본 발명은 소동물 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일에 관한 것으로, 중공된 원통형 투광성 플락스틱 소재의 하우징; 상기 하우징에 측면에 둘러져 원통형으로 부착되는 4각형의 연성 인쇄회로기판(FPCB)과, 상기 연성 인쇄회로기판의 상단 및 하단에 형성된 수평 방향의 엔드링과, 상기 상단 및 하단의 엔드링에서 각각 수직 사선 방향으로 연장되는 수직사선부와 상기 각 수직사선부의 끝단에서 수평방향으로 연결되는 수평단부로 구성된 톱니형 구조를 갖는 4개의 코일다리로 구성하되, 상기 코일다리 사이의 엔드링의 어느 부위와, 상기 수평단부 중심에 갭을 형성하여 연성 상기 인쇄회로기판에 스트립 형태로 패터닝된 코일시트; 상기 갭에 장착되는 캐패시터; 및 상기 엔드링의 적어도 어느 하나의 갭에 설치되는 것으로, 임피던스를 변화시켜 이조(detuning) 시키기 위한 이조회로(detuning circuit)을 포함한다.
간단한 구조 및 구성으로 균일하고 강한 내부 자기장을 형성하고, 양질의 공진 주파수 생성 및 수신 감도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시료 깊숙히 신호 검출 성능을 높일 수 있는 MRI 시스템 용 RF 코일을 제공한다.
The present invention relates to a cage-type receiving stage RF coil for a small animal MRI system, comprising: a housing of a hollow cylindrical translucent flockstick material; A flexible printed circuit board (FPCB) having a rectangular shape and being attached to the housing in a cylindrical shape; a horizontal end ring formed at upper and lower ends of the flexible printed circuit board; Wherein the end portions of the end rings of the coil legs have a serration-like structure composed of a vertical oblique portion extending in a diagonal direction and a horizontal end portion connected in a horizontal direction at an end of each of the vertically oblique portions, A coil sheet patterned in a strip shape on the flexible printed circuit board by forming a gap at the center of the horizontal end; A capacitor mounted in the gap; And a detuning circuit which is installed in at least one gap of the end ring and detuning the impedance.
An RF coil for an MRI system capable of forming a uniform and strong internal magnetic field with a simple structure and configuration, capable of enhancing resonance frequency generation and reception sensitivity of high quality, and enhancing signal detection performance deep in a sample.

Description

소동물 MRⅠ 시스템용 수신단 RF 코일{Birdcage RF Coil for Small Animal NMR Imaging at MRI System}{Birdcage RF Coil for Small Animal NMR Imaging at MRI System}

본 발명은 MRI 시스템용 RF 코일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소동물 MRI 시스템용 새장형 RF 코일에 관한 것이다.The present invention relates to an RF coil for an MRI system, and more particularly to a bird-type RF coil for a small animal MRI system.

RF 코일은 정상상태로 재정립하기 위해 몸체의 여기된 핵에 의해 방출되는 NMR 신호의 수용에 있어서 직접적인 관련성 때문에, MRI 시스템 중에서 가장 중요한 부분으로 여겨진다. 이 약한 NMR 신호는 매우 작은 신간 간격동안 생성된다. 그것의 측정을 위해 요구되어지는 매우 민감한 측정기가 있다. 많은 연구에서 RF 코일이라 알려진 NMR 디텍터의 개발은 최근까지 이어져 왔다. 그러나, 새장형 코일의 발명은 RF 코일의 디자인에 있어서 새로운 치수를 제공해 왔다. 이것은 진단적 MRI 시스템에서 사람과 동물의 NMR 영상화를 위해 가장 정적한 후보임을 증명해 왔다. 디자인에 기반한 새장형 코일의 수용 메커니즘에 있어서 보다 많은 개선을 가져오기 위해, 연구자들은 다른 MRI 응용례를 위한 다른 형태들의 연구에 여전히 공을 들이고 있다.The RF coil is considered to be the most important part of the MRI system because of its direct relevance in accepting NMR signals emitted by the excited nuclei of the body to reestablish steady state. This weak NMR signal is produced during very small span intervals. There is a very sensitive meter that is required for its measurement. In many studies, the development of NMR detectors, known as RF coils, has continued until recently. However, the invention of the cage coil has provided a new dimension in the design of RF coils. This has proven to be the most static candidate for NMR imaging of humans and animals in diagnostic MRI systems. To bring further improvements in the design-based cage coil acceptance mechanism, researchers are still working on other forms of research for other MRI applications.

MRI(Magnetic Resonance Imaging: 이하 'MRI'라 한다.) 시스템에서 NMR(Nuclear Magnetic Resonance: 이하 'NMR'이라 한다.) 이미징은 매우 밀접하게 RF 코일의 디자인에 의존한다. RF 코일은 핵자기 공진 현상에 기반하는 MRI 시스템에서 대상체(사람 또는 동물)의 현재 모습에서 형성된 매우 약한 RF 신호를 측정할 수 있는 능력을 가지는 RF 측정기이다. RF 코일의 디자인에 있어 가장 실질적이고 중요한 고려사항은 RF 코일이 해당 영역에서 생성해야 하는 강한 자기장이다. 이 자기장은 핵 자기 공진 신호와 동일한 공진 주파수가 생성되어야만 한다.In NMR (Magnetic Resonance Imaging) systems, NMR (Nuclear Magnetic Resonance) imaging is very closely dependent on the design of RF coils. An RF coil is an RF meter capable of measuring very weak RF signals formed in the current state of an object (human or animal) in an MRI system based on nuclear magnetic resonance phenomena. The most substantial and important consideration in the design of RF coils is the strong magnetic field that the RF coil must generate in that area. This magnetic field must produce the same resonance frequency as the nuclear magnetic resonance signal.

RF 코일들의 디자인 작업에 많은 다른 기술들이 제안되어져 왔다. 대부분은 새장 형상의 RF 코일이다. 새장 형상의 RF 코일은 해당 영역에서 매우 강한 자기장과 균일한(homogenous) 자기장을 형성하는 능력 때문에 NMR 이미징에서 널리 사용된다. 보통 RF 코일은 특정 자기장 세기에 H 핵 NMR 이미징을 수행하도록 디자인 된다. 그러므로, RF 코일은 특정 자기장 세기에 맞게 디자인된 MRI 시스템에 사용하는데 제한된다. 몇몇 RF 코일들은 다중 공진 능력을 갖도록 디자인된다. 그들은 1H 핵과 다른 원자의 핵으로부터 NMR 신호를 측정할 수 있지만, 이와 같은 RF 코일들은 특정 자기장 세기에 따라 작동이 제한된다.
Many other techniques have been proposed for designing RF coils. Most are cage-shaped RF coils. Cage-shaped RF coils are widely used in NMR imaging due to their ability to form very strong magnetic fields and homogenous magnetic fields in their regions. RF coils are usually designed to perform H nuclear NMR imaging at specific magnetic field strengths. Therefore, RF coils are limited to use in MRI systems designed for specific magnetic field strengths. Some RF coils are designed to have multiple resonant capabilities. They can measure NMR signals from the nuclei of 1 H nuclei and other atoms, but such RF coils are limited in operation with specific magnetic field strengths.

종래의 공개특허 10-2011-0104807에서 NMR RF 코일을 소개하고 있다. 도 1은 종래의 8단면 고역 통과 RF 코일을 나타낸 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 원통형 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 고리형의 금속 패턴을 상하로 형성하고, 이 사이에 커패시터를 상기한 바와 같이 배치한 구성이다.The NMR RF coil is introduced in the conventional patent document 10-2011-0104807. 1 is a perspective view showing a conventional eight-section high-pass RF coil. As shown in Fig. 1, a ring-shaped metal pattern is formed on a cylindrical PCB (Printed Circuit Board) substrate up and down, and a capacitor is arranged therebetween as described above.

또한, 상기 자기 공진기는 교환 가능한 커패시터 또는 가변 커패시터를 구비하며, 상기 교환 가능한 커패시터를 교환하거나 상기 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하여 상기 공진 주파수를 조절할 수 있도록 구성되어 있다.In addition, the magnetic resonator includes an interchangeable capacitor or a variable capacitor, and the resonance frequency can be adjusted by exchanging the interchangeable capacitor or adjusting the capacitance of the variable capacitor.

이와 같이, 상기 루프 안테나와 유도성 결합되는 코일 형태의 상기 자기 공진기에 상기 시변 자기장에 의하여 공진이 발생하게 되도록 구성된 것이다. 이로써, 단순한 상하의 루프 안테나형 금속 띠(23, 25)에 자기 공진기(magnetic resonator)를 이루도록 다수의 커패시터를 배열하여 감도가 높고 구조가 간단하여 저렴한 가격으로 구현 할 수 있는 자기 공진기를 제공할 수 있게 되는 것이다.In this manner, resonance is generated by the time-varying magnetic field in the coil-shaped magnetic resonator inductively coupled to the loop antenna. Thus, it is possible to provide a magnetic resonator in which a large number of capacitors are arranged so as to form a magnetic resonator in the upper and lower loop antenna type metal strips 23 and 25, .

이는, 소 동물과 같은 작은 대상에서 MR 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, 이하 MRI) 장치는 인체에 포함된 수소 원자핵이 내는 특정 주파수의 자기장을 검출하여 이를 2 차원 또는 3차원 영상으로 변환시켜 소 동물 내부의 조직 형태(tissue type)을 검사할 수 있게 하는 장치로서, 컴퓨터 단층 촬영(CT; ComputedIn a small object such as a small animal, a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus detects a magnetic field of a specific frequency emitted by the hydrogen nuclei contained in the human body and converts the magnetic field into a two-dimensional or three-dimensional image, An apparatus for inspecting an internal tissue type includes a CT (Computed Tomography)

Tomography)이나 X-ray에 비하여 인체에 전혀 무해한 자기장을 이용함으로써 장시간 촬영이나 많은 횟수의 촬영에도 인체에 해롭지가 않고, 대조도와 해상도가 뛰어난 첨단의 비파괴, 비방사능적 검사를 수행할 수 있게 되는 것이다.By using a magnetic field which is totally harmless to human body compared with X-ray, it is possible to perform advanced non-destructive and non-radioactive examination with high contrast and resolution without being harmful to human body for long time shooting or many times of photographing .

그러나, 종래에는 코일을 와이어 형태로 제작하여 부착하는 방법을 사용함으로써, 제조가 복잡하고 정밀성이 떨어질 뿐만 아니라, 전자기적 소자의 출력 안정성 및 정확한 공진 주파수의 생성이 어려운 문제점이 있었다. 수신단 RF 코일에 있어서, 이조 특성을 높이기 위한 회로 구성이 복잡하고, 임피던스 매칭을 위한 조작이 어렵다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 시료 내부 깊숙한 위치에 신호흡수율(SAR)이 낮은 부분에 대한 신호 검출 성능이 떨어진다는 문제점이 있다.However, in the related art, by using a method of manufacturing and attaching a coil in the form of a wire, not only the manufacturing is complicated and the precision is low, but also the output stability of the electromagnetic device and the generation of the accurate resonance frequency are difficult. There is a problem in the receiver RF coil that the circuit configuration for enhancing the tuning characteristics is complicated and the operation for impedance matching is difficult and the signal detection performance for the portion where the signal absorption rate (SAR) is deep is inferior There is a problem.

대한민국 공개번호 제10-2011-0104807호(공개일자:2011년09월23일)Korean Public Release No. 10-2011-0104807 (public date: September 23, 2011)

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 간단한 구조 및 구성으로 균일하고 강한 내부 자기장을 형성하고, 양질의 공진 주파수 생성 및 수신 감도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 시료 깊숙히 신호 검출 성능을 높일 수 있는 MRI 시스템 용 RF 코일을 제공하고자 함이다.An object of the present invention which intends to solve the above-described problems is to provide a magnetic sensor capable of forming a uniform and strong internal magnetic field with a simple structure and configuration, capable of increasing resonance frequency generation and reception sensitivity of good quality, And to provide an RF coil for an MRI system.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 중공된 원통형 투광성 플락스틱 소재의 하우징; 상기 하우징에 측면에 둘러져 원통형으로 부착되는 4각형의 연성 인쇄회로기판(FPCB)과, 상기 연성 인쇄회로기판의 상단 및 하단에 형성된 수평 방향의 엔드링과, 상기 상단 및 하단의 엔드링에서 각각 수직 사선 방향으로 연장되는 수직사선부와 상기 각 수직사선부의 끝단에서 수평방향으로 연결되는 수평단부로 구성된 톱니형 구조를 갖는 4개의 코일다리로 구성하되, 상기 코일다리 사이의 엔드링의 어느 부위와, 상기 수평단부 중심에 갭을 형성하여 연성 상기 인쇄회로기판에 스트립 형태로 패터닝된 코일시트; 상기 갭에 장착되는 캐패시터; 및 상기 엔드링의 적어도 어느 하나의 갭에 설치되는 것으로, 임피던스를 변화시켜 이조(detuning) 시키기 위한 이조회로(detuning circuit)을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: a housing of a hollow cylindrical translucent flocked material; A flexible printed circuit board (FPCB) having a rectangular shape and being attached to the housing in a cylindrical shape; a horizontal end ring formed at upper and lower ends of the flexible printed circuit board; Wherein the end portions of the end rings of the coil legs have a serration-like structure composed of a vertical oblique portion extending in a diagonal direction and a horizontal end portion connected in a horizontal direction at an end of each of the vertically oblique portions, A coil sheet patterned in a strip shape on the flexible printed circuit board by forming a gap at the center of the horizontal end; A capacitor mounted in the gap; And a detuning circuit which is installed in at least one gap of the end ring and detuning the impedance.

여기서, 상기 수신단 RF 코일은 1.5T MRI 시스템용인 것이 바람직하고, 상기 상단 및 하단 엔드링의 갭은 상기 코일다리 사이의 중심에 위치하는 것이 바람직하며, 상기 상단 엔드링의 갭은 어느 하나의 코일다리에 가깝게 위치하고, 하단 엔드링의 갭은 상기 코일다리의 사이 중심에 위치하여 상기 엔드링 상단 갭 및 하단 갭이 수직선상에 일치하는 것이 바람직하다.Preferably, the receiving end RF coil is for a 1.5T MRI system, and the gap between the upper and lower end rings is located at the center between the coil legs, And the gap of the lower end ring is positioned at a center between the coil legs so that the end ring upper end gap and the lower end gap coincide with each other on a vertical line.

또한, 바람직하게는 상기 코일다리의 수평단부의 폭은 나머지 상기 엔드링 및 코일다리의 폭과 크기를 달리하되 더 작은 것일 수 있고, 상기 이조회로(detuning circuit)는, PIN 다이오드 및 스위칭 다이오드가 병렬로 연결되고, 상기 PIN 다이오드 및 스위칭 다이오드와 직렬로 연결되는 캐패시터 및 인덕터를 포함하는 것일 수 있다.Preferably, the width of the horizontal end of the coil leg may be smaller than the width and size of the remaining end rings and coil legs, and the detuning circuit may include a PIN diode and a switching diode in parallel And a capacitor and an inductor connected in series with the PIN diode and the switching diode.

더하여, 상기 이조회로의 캐패시터는 비자기형(non-magnetic) 가변 캐패시터인 것이 바람직하고, 상기 투광성 플라스틱 소재는 아크릴 수지인 것이 바람직하며, 상기 엔드링 및 코일다리는 구리(Copper)를 재질로 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the capacitor of the resonance circuit is a non-magnetic variable capacitor, the transparent plastic material is preferably an acrylic resin, and the end ring and the coil leg are made of copper desirable.

그리고, 상기 어느 하나의 엔드링에서 연장되는 급전라인에 직렬 및 병렬 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 캐패시터를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the power supply line extending from any one of the end rings further includes an impedance matching capacitor for serial and parallel impedance matching.

이와 같이 본 발명은 간단한 구조 및 구성으로 균일하고 강한 내부 자기장을 형성하고, 양질의 공진 주파수 생성 및 수신 감도를 높여 NMR 이미징의 화질을 개선할 수 있는 높은 성능의 MRI 시스템 용 RF 코일을 제공한다.As described above, the present invention provides a high performance RF coil for an MRI system capable of improving uniformity and strong internal magnetic field with a simple structure and configuration and improving quality of NMR imaging by increasing resonance frequency generation and reception sensitivity of high quality.

또한, 전자기적 소자의 전자기적 소자의 출력 안정성 및 구조의 안정성과 정밀성을 높일 수 있는 MRI 시스템에 적용되는 수신단 RF 코일을 제공한다.Also provided is a receiving end RF coil applied to an MRI system capable of enhancing output stability and structural stability and precision of an electromagnetic device of an electromagnetic device.

더하여, 코일다리의 개수를 줄일 수 있어 제조가 용이하고, 신호 흡수율(SAR)이 매우 낮은 내부 영역으로부터 약한 NMR 신호들에 대한 높은 검출 성능을 갖는 RF 코일을 제공한다. In addition, it provides an RF coil having a high detection performance for weak NMR signals from an inner region where the number of coil legs can be reduced, which is easy to manufacture and has a very low signal absorption rate (SAR).

도 1은 종래의 8단면 고역 통과 RF 코일을 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일의 구성을 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일의 코일시트 구조에 대한 실시예 1의 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일의 코일시트 구조에 대한 실시예 2의 도면이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 톱니형상의 코일다리를 갖는 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일의 3차원 모델을 나타낸 도면이
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일에 대한 시뮬레이션을 통한 반사 손실 그래프이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일에 대한 시뮬레이션을 통한 코일 내부의 자기장 분포를 나타내고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일에 대한 시뮬레이션을 통한 코일 내부의 신호 흡수율(SAR) 분포이다.
1 is a perspective view showing a conventional 8-section high-pass RF coil,
2 is a perspective view showing the configuration of a receiving-end RF coil for a small animal MRI system according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing Embodiment 1 of a coil sheet structure of a receiving end RF coil for a small animal MRI system according to an embodiment of the present invention,
4 is a view showing Embodiment 2 of a coil sheet structure of a receiving end RF coil for a small animal MRI system according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing a three-dimensional model of a cage-type receiving end RF coil for an MRI system having a serrated coil leg according to an embodiment of the present invention
FIG. 6 is a graph illustrating a return loss through simulation of a cage-type receiving end RF coil for an MRI system according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 shows a magnetic field distribution in a coil through a simulation of a cage-type receiver RF coil for an MRI system according to an embodiment of the present invention,
8 is a signal absorption ratio (SAR) distribution in a coil through a simulation of a cage-type receiver RF coil for an MRI system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. Also, the same reference numerals denote the same components throughout the specification.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the elements listed before and after. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 RF 코일은, 중공된 원통형 투광성 플락스틱 소재의 하우징(100); 상기 하우징(100)에 측면에 둘러져 원통형으로 부착되는 4각형의 연성 인쇄회로기판(210)(FPCB)과, 상기 연성 인쇄회로기판(210)의 상단 및 하단에 형성된 수평 방향의 엔드링(230)과, 상기 상단 및 하단의 엔드링(230)에서 각각 수직 사선 방향으로 연장되는 수직사선부(253)와 상기 각 수직사선부(253)의 끝단에서 수평방향으로 연결되는 수평단부(257)로 구성된 톱니형 구조를 갖는 4개의 코일다리(250)로 구성하되, 상기 코일다리(250) 사이의 엔드링(230)의 어느 부위와, 상기 수평단부(257) 중심에 갭을 형성하여 연성 상기 인쇄회로기판(210)에 스트립 형태로 패터닝된 코일시트(200); 상기 갭에 장착되는 캐패시터(300); 및 상기 엔드링(230)의 적어도 어느 하나의 갭에 설치되는 것으로, 임피던스를 변화시켜 이조(detuning) 시키기 위한 이조회로(400)(detuning circuit)을 포함한다.2 is a perspective view showing a configuration of a receiving end RF coil for a small animal MRI system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the RF coil according to the embodiment of the present invention includes: a housing 100 of a hollow cylindrical translucent flocked material; A flexible printed circuit board 210 (FPCB) having a rectangular shape and being attached to the housing 100 in a cylindrical shape, and a horizontal end ring 230 formed at the upper and lower ends of the flexible printed circuit board 210, And a horizontal end 257 connected in the horizontal direction at the end of each of the vertical slanting parts 253, the vertical slanting part 253 extending in the vertical slanting direction in the upper and lower end rings 230, Wherein a gap is formed between a certain portion of the end ring (230) between the coil legs (250) and the center of the horizontal end portion (257) A coil sheet 200 patterned in a strip form on a substrate 210; A capacitor 300 mounted in the gap; And a detuning circuit (400) installed in at least one gap of the end ring (230) and detuning the impedance.

이와 같이 본 발명에서는 소동물 MRI 시스템용 광대역 특징을 갖는 새장형 RF 코일을 제안하는 것으로, 일반적인 직선형 다리 또는 수정된 교차형 또는 나선형 패턴 코일다리(250) 구조를 갖는 RF 코일과 달리, 톱니형 코일다리(250) 패턴을 기반으로 톱니모양을 닮은 4개 코일다리(250) 구조를 갖는 RF 코일을 제안한다. 이와 같은 RF 코일 시스템은 소동물 NMR 영상화에 적용되어 1.5T MRI 시스템에서 공진 주파수가 63.85 MHz일 때 H 양성자의 여기에 의해 발생하는 NMR 신호를 검출할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 코일다리(250)와 엔드링(230)들은 FPCB 보드에서 에칭하여 하나의 코일시트(200)를 형하고, 이 코일시트(200)를 원통형 투광성 플라스틱 소재의 하주징에 둘러져 부착하여 RF 코일 시스템을 형성하게 된다. 그리고 본 발명의 실시예는 상기 코일은 임피던스 매칭을 위한 한쌍의 캐패시터(300)들이 설치된 급전라인을 통한 출력 신호를 갖는 수신단 RF 코일을 제안하는 것이다. As described above, the present invention proposes a cage-type RF coil having a broadband characteristic for a small animal MRI system, and unlike an RF coil having a general straight leg or a modified crossed or helical pattern coil leg 250 structure, The present invention proposes an RF coil having a four-coil bridge (250) structure that resembles a saw tooth shape based on a leg 250 pattern. Such an RF coil system can be applied to small animal NMR imaging to detect NMR signals generated by the excitation of H protons when the resonance frequency is 63.85 MHz in a 1.5T MRI system. That is, in the embodiment of the present invention, the coil leg 250 and the end ring 230 are etched in the FPCB board to form one coil sheet 200, and the coil sheet 200 is mounted on the bottom of the cylindrical transparent plastic material Thereby forming an RF coil system. In the embodiment of the present invention, the coil is a receiving end RF coil having an output signal through a feed line provided with a pair of capacitors 300 for impedance matching.

즉, 본 발명에서는 소동물 NMR 영상화를 위한 수정된 새장형 RF 코일의 구조 또는 디자인과 그 공정에 대한 새로운 방법을 제안한다. 본 발명의 실시예에 따른 RF 코일은 1.5T MRI 시스템에서 소동물의 전 몸체 NMR 영상화를 수행하기 위해 실질적이고 구체적으로 디자인된 광대역 타입의 새장형 코일이다. 디자인된 코일은 코일다리(250) 도전체로 톱니형상의 패턴을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 톱니 형상의 코일다리(250) 패턴을 갖는 RF 코일에 의해 63.85MHz의 공진주파수에서 생성된 자기장은 동일한 치수를 갖고 디자인된 일반적인 직선형 다리 광대역 새장형 코일에 의해 생성된 자기장 보다 훨씬 더 강함을 나타냈다.
That is, the present invention proposes a structure or design of a modified cage-type RF coil for small animal NMR imaging and a new method for the process. An RF coil according to an embodiment of the present invention is a broadband type birdcage coil that is substantially and specifically designed to perform full body NMR imaging of a small animal in a 1.5T MRI system. The designed coil includes a sawtooth pattern with a coil leg 250 conductor. A magnetic field generated at a resonance frequency of 63.85 MHz by an RF coil having a sawtooth coil leg 250 pattern according to the embodiment of the present invention is generated by a general straight legged broadband cage coil designed with the same dimensions Which is much stronger than the magnetic field.

본 발명의 실시예에서는 톱니형상의 코일다리(250)를 갖는 RF 코일로서 조금씩 차이가 있는 2개의 디자인을 시뮬레이션 했다. 그 디자인상의 차이는 엔드링(230)에서 캐패시터(300)의 위치에 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일의 코일시트(200) 구조에 대한 실시예 1의 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일의 코일시트(200) 구조에 대한 실시예 2의 도면이다.The embodiment of the present invention simulates two slightly different designs as RF coils with serrated coil legs 250. The design difference is in the position of the capacitor 300 at the end ring 230. FIG. 3 is a view of Embodiment 1 of a coil sheet 200 structure of a receiving end RF coil for a small animal MRI system according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross- 2 is a view of Embodiment 2 of the structure of the coil sheet 200 of the RF coil.

본 발명의 실시예에에 따른 RF 코일은 코일의 축과 평행하게 형성되어 톱니형상을 하고 있는 코일다리(250)(원통형 표면)와 양쪽 끝단부에서 코일다리(250)를 연결하는 상기 코일축과 수직하게 형성하는 엔드링(230)으로 알려진 구리 도전체를 포함하여 구성된다. RF 코일의 4개 코일다리(250)들은 균일성(homogeneity issue)을 확보하기 위해 서로 동일한 갭을 가지고 있다.The RF coil according to the embodiment of the present invention includes a coil leg 250 (cylindrical surface) formed in parallel with the axis of the coil and having a sawtooth shape, and the coil axis 250 connecting the coil leg 250 at both ends And a copper conductor known as an end ring 230 formed vertically. The four coil legs 250 of the RF coil have the same gap to ensure a homogeneity issue.

도 3 및 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 RF 코일의 코일시트(200)는 작은 구조적 차이를 가지고 RF 코일의 2가지 실시예를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 톱니모양 코일다리(250)를 갖는 RF 코일이 광대역 특성을 나타낼 때, 캐패시터(300)들은 코일다리(250) 뿐만 아니라, 코일다리(250) 사이의 엔드링(230) 부분에서도 장착이 요구된다. 도 3에 나타낸 실시예 1의 경우에 양쪽 엔드링(230)의 캐피시터들은 서로 상하 동일 수직선상 위치하는 반면에, 도 4에 나타낸 실시예 2의 경우에는 각 엔드링(230) 분절의 각 캐피시터들은 엔드링(230) 분절의 중심에 위치한다.The coil sheet 200 of the RF coil according to the embodiment of the present invention shown in Figs. 3 and 4 shows two embodiments of RF coils with small structural differences. The capacitors 300 are connected to the end ring 230 between the coil legs 250 as well as the coil leg 250 when the RF coil having the serrated coil leg 250 according to an embodiment of the present invention exhibits a wide band characteristic. The mounting is also required in the part. In the case of the embodiment 1 shown in FIG. 3, the capacitors of both end rings 230 are vertically and vertically aligned with each other, whereas in the embodiment 2 shown in FIG. 4, End ring 230 segment.

실시예 1의 경우 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 엔드링(230)의 캐패시터(300)들 사이에는 좌우 대칭이 존재한다. 이 경우 분절의 중심에 위치하는 하단 엔드링(230)의 캐패시터(300)들은 양쪽 코일다리(250)들로부터 동일한 간격으로 이격되고, 반면 상단 엔드링(230)의 캐패시터(300)들은 코일다리(250) 왼쪽에 비해 코일다리(250) 오른쪽에 더 가까이 위치해 있다. 그러나 디자인 2의 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이, 양쪽 캐패시터(300)들 사이에서 대각 대칭이 존재한다. 양쪽 엔드링(230)의 캐패시터(300)들은 그들 각각의 엔드링(230) 분절의 중심에 위치한다.In the case of Embodiment 1, as shown in Fig. 3, symmetry exists between the capacitors 300 of each end ring 230. The capacitors 300 of the lower end ring 230 located in the center of the segment are equidistantly spaced from both coil legs 250 while the capacitors 300 of the upper end ring 230 are spaced apart from the coil legs 250 250) to the right of the coil leg (250). However, in the case of design 2, there is a diagonal symmetry between both capacitors 300, as shown in Fig. The capacitors 300 of both endrings 230 are located at the center of their respective end ring 230 segments.

그리고, 이와 같은 2가지 실시예들은 RF 코일 패턴에 있어 다리의 교차 방향에 기인해 착안 된 것이다. 즉, 하단 및 상단 엔드링(230)에서 연장되는 각 코일다리(250)의 연결 형태는 수직선상에 정렬되지 않는다. 그러므로, 다리들은 각각 서로에게 대각 대칭에 있으며, 각 다리는 그 끝단에서 연장되는 코일축에 수직인 2개의 수평단부(257)의 구성되어 서로 합류하는 형태로 연결된다. 그리고 이 수평단부(257) 도전체들은 상술한 수직 사선 형태의 코일다리(250) 도전체보다 폭이 작다.These two embodiments are based on the cross direction of the leg in the RF coil pattern. That is, the shape of the connection of each coil leg 250 extending from the lower and upper end rings 230 is not aligned on a vertical line. Thus, the legs are each in a diagonal symmetry to each other, and each leg is joined in such a way as to form two horizontal ends 257 perpendicular to the nose axis extending from its end and joining together. And these horizontal end 257 conductors are smaller in width than the vertically oblique coil leg 250 conductors.

즉, 본 발명의 실시예에 다른 코일다리(250)는 상단 및 하단의 엔드링(230)에서 각각 수직 사선 방향으로 연장되는 수직사선부(253)와 상기 각 수직사선부(253)의 끝단에서 수평방향으로 연결되는 수평단부(257)로 구성된 톱니형 구조를 갖는 4개의 코일다리(250)로 구성되고, 상기 수평단부(257)의 폭은 상기 수직사선부(253)의 폭 보다 작다.In other words, the coil legs 250 according to the embodiment of the present invention may include a vertically oblique portion 253 extending in the vertical oblique direction at the upper end and an end ring 230 at the lower end, And a horizontal end portion 257 connected in the horizontal direction. The width of the horizontal end portion 257 is smaller than the width of the vertical slanting portion 253.

그리고, 실시예 1 및 2의 RF 코일은 수신단 RF 코일이므로, 이조회로(400)(detuning circuit)들은 도 3 및 4에 나타낸 바와 같이, RF 코일의 양쪽 엔드링(230)에 추가된다. 이조회로(400)가 엔드링(230) 캐패시터(300)들에 병렬로 연결될 때, 엔드링(230) 분절의 캐패시터(300)의 위치는 중요하게 된다. 이조회로(400) 다이오드들의 설치되기 위한 도전체 라인은 RF 코일의 필드 균일성을 방해할 수 있는 임피던스 미스매치의 원인이 될 수 있다. 이것은 도 3 및 도 4에 나타내 바와 같이 2개의 다른 구조의 실시예를 제안하는 주요한 이유이다.Since the RF coils of the first and second embodiments are the receiving end RF coils, the detuning circuits 400 are added to both end rings 230 of the RF coils, as shown in FIGS. The position of the capacitor 300 in the segment of the end ring 230 becomes important when the oscillator circuit 400 is connected in parallel to the end ring 230 capacitors 300. The conductor lines for the diodes 400 diodes may cause impedance mismatches that may interfere with the field uniformity of the RF coil. This is the main reason for suggesting an embodiment of two different structures as shown in Figs. 3 and 4. Fig.

여기서, 이조회로(400)는 인덕터와 직렬 연결된 PIN 다이오드와, 상기 PIN 다이오드와 병렬 연결된 4개의 스위칭 다이오드 및 캐패시터(300)를 포함하는 제한회로(limiter circuit)로 구성된다. 이 이조회로(400)는 엔드링(230) 캐패시터(300)들과 병렬로 연결되고, 스위칭 및 PIN 다이오드들은 비자기 형이다. 스위칭 및 PIN 다이오드들은 표면 장착형으로, 이와 같은 소자들을 장착하고 회로 구성을 하기 위해서, 상기 각 다이오드들에 대한 솔더 페이스트로서 1mm의 도체 스트립들이 각 엔드링(230)에 연장되어 형성되어 있다. The switching circuit 400 includes a PIN diode connected in series with an inductor, and a limiter circuit including four switching diodes and a capacitor 300 connected in parallel with the PIN diode. The tuning circuit 400 is connected in parallel with the end ring 230 capacitors 300, and the switching and PIN diodes are non-magnetic. The switching and PIN diodes are surface mounting type. In order to mount such a device and configure a circuit, conductor strips of 1 mm as solder paste for each of the diodes are formed extending from each end ring 230.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일에서 각 코일에 위치한 모든 캐패시터(300)들은 비자기 형이고, 상기 RF 코일은 광대역 수신단 새장형 코일이어서, 이조회로(400)가 요구된다. 이것은 1H 와 31P의 핵이 라머의 주파수에서 여기될 때, 그 구간동안 RF 수신단 코일에서 RF 전송 코일에 기인하는 유도 전류의 효과를 중화시켜 이조(detuning)시키기 위함이다. 여기서 이조(detuning)라 함은 동조회로의 용량 인덕턴스 또는 양자를 변화해서 동조를 벗어나게 하는 것을 말한다.As described above, in the cradle-type RF coil for the MRI system according to the embodiment of the present invention, all the capacitors 300 located at the respective coils are non-magnetic type and the RF coil is a broadband receiver cradle type coil, Is required. This is to neutralize and neutralize the effect of the induction current due to the RF transmission coil in the RF receiver coil during that interval when the 1 H and 31 P nuclei are excited at the frequency of the rammer. Detuning refers to changing the capacitance inductance of the tuning circuit, or both, to deviate from the tuning.

즉, 수신 및 송신단 코일은 동일한 주파수에서 동작하는데, 그들은 수신 및 송신모드에서 서로 디커플이 요구된다. 이 디컬플링은 이조 소자에 의해 콘트롤되는 다이오드에 의해 실현되는 것이다. 수신단 코일은 전송 자기장 B1에서 동작하는데, B1이 자기장을 변화시키고 코일 루프안에서 전기장을 유도한다. 엄밀히 RF 코일에서 전기장은 필요하지않는데, 이조 소자는 유도된 전기장으로부터 RF 전류를 유도하기 위한 코일 루프에서 높은 임피던스를 공급해야할 필요성이 있기 때문에 상기 이조회로(400)의 사용이 필요하다. That is, the receiving and transmitting end coils operate at the same frequency, and they are required to decouple each other in receive and transmit modes. This decalpling is realized by a diode controlled by the biasing element. The receiving coil operates in the transmitting magnetic field B1, which changes the magnetic field and induces an electric field in the coil loop. Strictly, an electric field is not required in the RF coil, which requires the use of the above-mentioned modulation circuit 400 because it is necessary to supply a high impedance in the coil loop for deriving the RF current from the induced electric field.

이처럼 본 발명의 실시예에 따른 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일은 상술한 코일시트(200)를 형성하고, 상기 코일시트(200)에 캐패시터(300), 인덕터, PIN 다이오드 및 스위칭 다이오드로 구성된 간단한 구조의 이조회로(400)를 용이하게 설치할 수 있도록 하고, 수신단 코일의 특성으로서 공진 주파수에서의 디커플링을 높이기 위한 임피던스 변화를 손쉽게 할 수 있는 구조를 제안한다. 임피던스의 변화는 비자기형 가변 캐패시터(300)를 사용하여 손쉬운 조작으로 캐패시턴스 값을 변화시키고 전체 임피던스를 변화시킬 수 있게 된다.
As described above, the cage-type receiving stage RF coil for the MRI system according to the embodiment of the present invention forms the coil sheet 200 described above, and the coil sheet 200 is formed of a capacitor 300, an inductor, a PIN diode and a switching diode The structure of the tuning circuit 400 can be easily installed and a structure capable of easily changing the impedance for increasing the decoupling at the resonance frequency as the characteristic of the receiving end coil is proposed. The impedance can be changed by changing the capacitance value and changing the total impedance by using the non-magnetic variable capacitor 300 with ease.

RFRF 코일 구조에 대한 시뮬레이션 Simulation of coil structure

본 발명의 실시예에서는 1.5T MRI 시스템에서 NMR 신호를 얻기 위한 공진 주파수인 63.85MHz에서 최적화되도록 설계하였다. 그리고 제작된 새로운 구조의 새장형(birdcage) RF 코일의 시뮬레이션 측정값을 나타내었다. 모든 결과 그래프들은 코일 내부에 바닷물(water phantom)을 넣고 시뮬레이션하였다. 그 이유는 소 동물이나 신체는 내부에 다양한 유전 상수를 가지고 있는데 그와 가장 유사한 물질이 많은 미네랄을 포함하여 내부에 다양한 유전 상수를 가지는 바닷물이기 때문이다. In the embodiment of the present invention, it is designed to be optimized at a resonance frequency of 63.85 MHz for obtaining NMR signals in a 1.5T MRI system. And the measured values of the birdcage RF coils of the newly constructed structure. All result graphs were simulated by placing a water phantom inside the coil. The reason for this is that small animals and bodies have diverse dielectric constants in them, and the most similar materials are seawater with various dielectric constants in them, including many minerals.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 톱니형상의 코일다리(250)를 갖는 MRI 시스템용 새장형 수신단 RF 코일의 3차원 모델을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 전파 3차원 전자기 시뮬레이션 소프트웨어인 HFSS를 사용하여 만들어졌다. 톱니 형상의 새장형 RF 코일의 실시예 1 및 2의 시뮬레이션들은 독립적으로 수행됐다. 시뮬레이션을 위해 이조회로(400) 하우징(100)은 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 시뮬레이션 디자인에 포함되지 않는다.5 is a view showing a three-dimensional model of a cage-type receiving end RF coil for an MRI system having a serrated coil leg 250 according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 5, was made using HFSS, a radio wave three-dimensional electromagnetic simulation software. The simulations of Examples 1 and 2 of the cage-shaped cage-type RF coil were carried out independently. For simulation, the relay circuit 400 housing 100 is not included in the simulation design as shown in Figs. 5 (a) and 5 (b).

시뮬레이션 모델은 도 5에 나타낸 바와 같이, RF 코일 도전체 패턴을 지지하는 5mm 의 두께와 40mm의 내부 직경 및 212.5mm 의 길이을 갖는 속빈 아크릴 원통이 FPCB에서 에칭되기 때문에, 0.2mm 두께의 FR4 에폭시 유전체 FPCB의 층은 시뮬레이션 구조에 포함된다. RF 코일의 구리 도전체 패턴은 시뮬레이션에서 FPCB 층의 바깥쪽 표면에 그려진다.The simulation model is shown in Fig. 5, so that a hollow acrylic cylinder having a thickness of 5 mm, an inner diameter of 40 mm and a length of 212.5 mm supporting the RF coil conductor pattern is etched in the FPCB, so that a 0.2 mm thick FR4 epoxy dielectric FPCB Layer is included in the simulation structure. The copper conductor pattern of the RF coil is drawn on the outer surface of the FPCB layer in the simulation.

급전라인의 길이는 40mm로 설정하였고 끝부분에 포트를 달아 소동물로부터 받은 NMR 신호를 MRI 시스템으로 전송하여 영상을 만들 수 있게 하였다. 그리고 급전라인 부분에 직렬 및 병렬 커패시터를 달아 임피던스 매칭을 할 수 있게 하였다. 모든 커패시터들의 간격은 비자기형(SMT) 타입의 커패시터를 사용하기 위해 2mm로 설정하였다. The length of the feed line was set at 40mm and the port was placed at the end to transmit the NMR signal from the small animal to the MRI system to make the image. In addition, series and parallel capacitors are placed on the feed line to provide impedance matching. The spacing of all capacitors was set to 2 mm for use with non-magnetic (SMT) type capacitors.

시뮬레이션 모델 생성의 주요 목적은 1.5T MRI 시스템에서 소동물의 전 몸체를 통해 1H NMR 신호의 검출을 위한 63.85MHz 라는 바람직한 공진 주파수에서 RF 코일 내부에 강한 자기장을 형성할 수 있는 RF 코일의 최고의 수치를 최적화함에 있다. 그리고 광대역 새장형 코일은 LC 공진자이기 때문에, 시뮬레이션의 두 번째 목적은 바람직한 주파수에서 요구되는 공진을 이룰 수 있도록 하는 최고의 캐패시터(300) 값들을 찾는 것이다.The main purpose of the simulation model generation is to obtain the highest value of the RF coil which can form a strong magnetic field inside the RF coil at the desired resonant frequency of 63.85MHz for the detection of 1 H NMR signal through the whole body of small animal in the 1.5T MRI system . And since the broadband pendant coil is an LC resonator, the second objective of the simulation is to find the best capacitor 300 values that will enable the desired resonance at the desired frequency.

본 발명의 실시예에 따른 RF 코일의 3차원 시뮬레이션의 수행에 의해 최적화된 도전체 폭은 엔드링(230), 수직사선부(253) 코일다리(250) 부분 및 급전 라인에서는 5mm가 됨을확인했고, 반면에 코일다리(250)의 수평단부(257) 부분은 2mm가 됨을 확인했다. 전체 다리 도전체 길이는 182.8mm로 결정됐고, 이로부터 다리의 대각선 부분과 수평 부분의 길이는 각각 81.5mm와 19.8mm로 결정됐다. 엔드링(230)의 전체 길이는 2πr 관계식에 의해 결정됐다. 여기서, r은 아크릴 실린더와 FPCB 두께를 고려한 RF 코일의 반경이다. 캐패시터(300)들이 설치되는 갭은 실제 비자기형(SMT) 캐패시터(300)들에 일치하는 코일을 통해 2mm로 고정됐다. 양 실시예에 따른 구조에 대한 시뮬레이션과 대응하는 바람직한 공진주파수를 위해 최적화된 엔드링(230)과 코일다리(250) 캐패시터(300) 값들은 동일함을 찾아냈지만, 매칭 캐패시터(300) 값들은 조금 차이가 있었다.It was confirmed that the conductor width optimized by performing the three-dimensional simulation of the RF coil according to the embodiment of the present invention was 5 mm in the end ring 230, the vertical oblique portion 253, the coil leg 250, and the feed line , While the horizontal end portion 257 of the coil leg 250 is 2 mm. The total length of the legs was determined to be 182.8 mm, and the diagonal and horizontal lengths of the legs were determined to be 81.5 mm and 19.8 mm, respectively. The total length of the end ring 230 was determined by the 2? R relation. Where r is the radius of the RF coil taking into account the acrylic cylinder and FPCB thickness. The gap in which the capacitors 300 are installed is fixed at 2 mm through coils coinciding with the actual non-magnetic (SMT) capacitors 300. Although the values of the end ring 230 and the coil leg 250 capacitor 300 optimized for the simulation of the structure according to both embodiments and the corresponding preferred resonant frequency are found to be the same, the values of the matching capacitor 300 are slightly There was a difference.

모든 캐패시터(300) 값들은 [표 1]에 나타낸 바와 같다. RF 코일의 시뮬레이션은 코일 도전체의 치수 최적화에 사용될 뿐만 아니라, 바람직한 주파수에서 코일의 성능을 체크하는데 사용된다. 코일 성능은 반사 손실(return loss) 그래프(도 6), 코일 중심 축에 따른 자기장 분포(도 7) 및 RF 코일 내부의 몇몇 더 높은 유전율을 갖는 유전체 팬텀체에 분포된 신호 흡수율(SAR) 분포(도 8)를 조사하는 것에 의해 증명될 수 있다. 2개의 실시예(실시예 1 및 실시예 2)에 대한 결과들은 도 6 내지 도 8에 나타낸다.
The values of all the capacitors 300 are as shown in Table 1. The simulation of the RF coil is used not only for dimension optimization of the coil conductor, but also for checking the performance of the coil at the desired frequency. The coil performance is determined by the return loss graph (FIG. 6), the magnetic field distribution along the coil center axis (FIG. 7), and the signal absorption rate (SAR) distribution 8). ≪ / RTI > The results for the two embodiments (Example 1 and Example 2) are shown in Figures 6-8.

Figure 112013116855059-pat00001
Figure 112013116855059-pat00001

양 실시예의 구조에 대한 반사 손실(return loss) 곡선은 도 6에 나타낸 바와 같이, 코일다리(250) 전류에 기인하는 공진이 매우 바람직한 공진 주파수인 63.85MHz에 가깝다는 것을 알 수 있다. 양 실시예의 구조에 대한 자기장의 모습들은 도 7에 나타낸 바와 같이, RF 코일 내부에서 강하고 균일한 자기장 분포를 나타내는 반면, SAR(Signal Absorption Ratio) 이미지들은 도 8에 나타낸 바와 같이, 신호 흡수율(SAR)이 매우 낮은 레벨에 있다. 도 6 내지 도 8에 나타낸 모든 결과들은 본 발명의 실시예에 따른 RF 코일이 낮은 SAR을 갖는 내부 영역으로부터 약한 NMR 신호들을 검출에 좋은 성능을 가지고 있음을 보여준다.It can be seen that the return loss curve for the structures of both embodiments is close to 63.85 MHz, which is a very desirable resonance frequency due to the coil leg 250 current, as shown in FIG. The SARs (Signal Absorption Ratio) images have a signal absorption rate (SAR) as shown in FIG. 8, while the magnetic field patterns for the structures of both embodiments show strong and uniform magnetic field distributions within the RF coil, This is at a very low level. All the results shown in FIGS. 6 to 8 show that the RF coil according to the embodiment of the present invention has a good performance for detecting weak NMR signals from an inner region having a low SAR.

이와 같이, 본 발명에서는 1.5T MRI 시스템에서 소 동물 NMR 이미징을 수행하는 광대역 새장형 RF 코일에 대한 새로운 구조를 제안한다. 이것은 4개의 코일다리(250)들과 엔드링(230)에 기반한 간단한 새장형 RF 코일로서, 코일다리(250) 모양은 톱니 형상과 유사하다. 코일다리(250)의 교차 대각 방향은 RF 코일 내부의 시료의 전체 볼륨을 통해 NMR 신호를 매우 효과적으로 검출할 수 있으며, 3차원 전자기 시뮬레이션은 상술한 특징들과 구조의 유효성을 충분히 입증한다.
Thus, the present invention proposes a new structure for a broadband cage-type RF coil that performs small animal NMR imaging in a 1.5T MRI system. This is a simple cage-shaped RF coil based on four coil legs 250 and an end ring 230, the shape of the coil leg 250 being similar to the sawtooth shape. The cross diagonal direction of the coil leg 250 can very effectively detect the NMR signal through the entire volume of the sample inside the RF coil, and the three-dimensional electromagnetic simulation sufficiently demonstrates the effectiveness of the features and structures described above.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

100: 하우징, 200: 코일시트, 210: 연성 인쇄회로기판, 230: 엔드링,
250: 코일다리, 300: 캐패시터, 400: 이조회로
100: housing, 200: coil sheet, 210: flexible printed circuit board, 230: end ring,
250: coil leg, 300: capacitor, 400:

Claims (10)

중공된 원통형 투광성 플락스틱 소재의 하우징;
상기 하우징에 측면에 둘러져 원통형으로 부착되는 4각형의 연성 인쇄회로기판(FPCB)과, 상기 연성 인쇄회로기판의 상단 및 하단에 형성된 수평 방향의 엔드링과, 상기 상단 및 하단의 엔드링에서 각각 수직 사선 방향으로 연장되는 수직사선부와 상기 각 수직사선부의 끝단에서 수평방향으로 연결되는 수평단부로 구성된 톱니형 구조를 갖는 4개의 코일다리로 구성하되, 상기 코일다리 사이의 엔드링의 어느 부위와, 상기 수평단부 중심에 갭을 형성하여 연성 상기 인쇄회로기판에 스트립 형태로 패터닝된 코일시트;
상기 갭에 장착되는 캐패시터; 및
상기 엔드링의 적어도 어느 하나의 갭에 설치되는 것으로, 임피던스를 변화시켜 이조(detuning) 시키기 위한 이조회로(detuning circuit)을 포함하되,
상기 코일다리의 수평단부의 폭은 나머지 상기 엔드링 및 코일다리의 폭과 크기를 달리하되 더 작은 것을 특징으로 하는 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일.
A housing of hollow cylindrical translucent flocked material;
A flexible printed circuit board (FPCB) having a rectangular shape and being attached to the housing in a cylindrical shape; a horizontal end ring formed at upper and lower ends of the flexible printed circuit board; Wherein the end portions of the end rings of the coil legs have a serration-like structure composed of a vertical oblique portion extending in a diagonal direction and a horizontal end portion connected in a horizontal direction at an end of each of the vertically oblique portions, A coil sheet patterned in a strip shape on the flexible printed circuit board by forming a gap at the center of the horizontal end;
A capacitor mounted in the gap; And
And a detuning circuit installed at a gap of at least one of the end rings for detuning an impedance,
Wherein the width of the horizontal end of the coil leg is smaller than the width and size of the remaining end rings and coil legs but smaller.
제1항에 있어서,
상기 수신단 RF 코일은 1.5T MRI 시스템용인 것을 특징으로 하는 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일.
The method according to claim 1,
Wherein the receiving end RF coil is for a 1.5T MRI system.
제1항에 있어서,
상기 상단 및 하단 엔드링의 갭은 상기 코일다리 사이의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일.
The method according to claim 1,
And a gap between the upper and lower end rings is located at a center between the coil legs.
제1항에 있어서,
상기 상단 엔드링의 갭은 어느 하나의 코일다리에 가깝게 위치하고, 하단 엔드링의 갭은 상기 코일다리의 사이 중심에 위치하여 상기 엔드링 상단 갭 및 하단 갭이 수직선상에 일치하는 것을 특징으로 하는 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일.
The method according to claim 1,
Characterized in that the gap of the upper end ring is located close to any one of the coil legs and the gap of the lower end ring is located at the center between the coil legs so that the end ring upper end gap and the lower end gap coincide with a vertical line. Receiver RF coil for animal MRI system.
삭제delete 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이조회로(detuning circuit)는,
PIN 다이오드 및 스위칭 다이오드가 병렬로 연결되고, 상기 PIN 다이오드 및 스위칭 다이오드와 직렬로 연결되는 캐패시터 및 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The detuning circuit comprises:
And a capacitor and an inductor connected in parallel to the PIN diode and the switching diode, wherein the PIN diode and the switching diode are connected in parallel, and the PIN diode and the switching diode are connected in series.
제6항에 있어서,
상기 이조회로의 캐패시터는 비자기형(non-magnetic) 가변 캐패시터인 것을 특징으로 하는 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일.
The method according to claim 6,
Wherein the capacitor of the tuning circuit is a non-magnetic variable capacitor.
제6항에 있어서,
상기 투광성 플라스틱 소재는 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 소동물 MRI 시스템용 수신단 RF 코일.
The method according to claim 6,
And the translucent plastic material is an acrylic resin.
제6항에 있어서,
상기 엔드링 및 코일다리는 구리(Copper)를 재질로 하는 것을 특징으로 하는 단일 다리 캐패시터를 갖는 새장형 MRI 수신단 RF 코일.
The method according to claim 6,
Wherein the end ring and the coil leg are made of copper. The cradle type MRI receiving stage RF coil according to claim 1, wherein the end ring and the coil leg are made of copper.
제6항에 있어서,
상기 어느 하나의 엔드링에서 연장되는 급전라인에 직렬 및 병렬 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 다리 캐패시터를 갖는 새장형 MRI 수신단 RF 코일.



The method according to claim 6,
Further comprising an impedance matching capacitor for series and parallel impedance matching on a feed line extending from any one of the end rings.



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