KR101624500B1 - 자기 공명 단층촬영 시스템의 고주파 전송 디바이스를 체크하기 위한 방법 및 고주파 체크 디바이스 - Google Patents

자기 공명 단층촬영 시스템의 고주파 전송 디바이스를 체크하기 위한 방법 및 고주파 체크 디바이스 Download PDF

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Abstract

자기 공명 단층촬영 시스템의 고주파 전송 디바이스를 체크하기 위한 방법 및 고주파 체크 디바이스
자기 공명 단층촬영 시스템의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법 및 고주파 체크 디바이스(20)가 설명된다. 이 경우, 개별 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn) 상의 고주파 신호 세기들을 표현하는 여기 벡터들(U 1 , U 2 , U 3 , U 4 , U 5 )이 복수 개의 시점들 또는 시간 기간들에 대하여 결정된다. 검사 대상(O)에 흡수되는 고주파 노출 값들이 미리결정된 체크 규칙들(KR)에 따라 각각의 경우에 상기 여기 벡터들(U 1 , U 2 , U 3 , U 4 , U 5 )에 기초하여 결정되고, 상기 고주파 전송 디바이스(10)는, 적어도 하나의 고주파 노출 값에 기초하는 노출 체크 값(BKW1, BKW2, ..., BKWi, ...)이 미리결정된 제한 체크 값(GK)에 도달하거나 또는 초과한다면, 자신의 기능에 있어서 제약된다. 본 발명에 따르면, 상기 체크 규칙들(KR)은 상기 고주파 전송 디바이스(10)의 현재(current) 전송 모드(CP)의 함수로서 미리결정된다. 상기 고주파 전송 디바이스(10)의 개별 전송 모드(CP)는 상기 여기 벡터들(U 1 , U 2 , U 3 , U 4 , U 5 )에 기초하여 검증되고, 전송 모드 변경이 검출된다면, 상기 체크 규칙들(KR)은 변경되거나 그리고/또는 상기 고주파 전송 디바이스(10)는 자신의 기능에 있어서 제약된다. 또한, 이러한 고주파 체크 디바이스(20)를 포함하는 고주파 전송 디바이스(10), 및 이러한 고주파 전송 디바이스(10)를 갖는 자기 공명 시스템(1)이 설명된다.

Description

자기 공명 단층촬영 시스템의 고주파 전송 디바이스를 체크하기 위한 방법 및 고주파 체크 디바이스{METHOD AND HIGH­FREQUENCY CHECK DEVICE FOR CHECKING A HIGH­FREQUENCY TRANSMIT DEVICE OF A MAGNETIC RESONANCE TOMOGRAPHY SYSTEM}
본 발명은 검사 대상의 자기 공명 측정을 위해 복수 개의 전송 채널(transmit channel)들을 갖는 전송 안테나 시스템(transmit antenna system)을 포함하는, 자기 공명 단층촬영 시스템의 고주파 전송 디바이스(high-frequency transmit device)를 체크(check)하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 상황에서, 개별 전송 채널들 상의 고주파 신호 세기들을 표현하는 여기 벡터(excitation vector)들이 복수 개의 시점들 또는 시간 기간들에 대하여 결정된다. 그 다음에, 검사 대상에 흡수되는 고주파 노출 값들이 미리결정된 체크 규칙들에 따라 각각의 경우에 여기 벡터들에 기초하여 계산되고, 고주파 전송 디바이스는 자신의 기능에 있어서 제약된다. 예컨대 방출되는 전력이 감소되거나, 또는 적어도 하나의 고주파 노출 값에 기초하는 노출 체크 값이 미리결정된 제한 체크 값에 도달하거나 또는 초과한다면 고주파 전송 디바이스는 완전히 스위칭 오프(switch off)된다. 본 발명은 추가로, 이러한 체크 방법을 수행하기 위한 대응하는 고주파 체크 디바이스, 이러한 고주파 체크 디바이스를 포함하는, 자기 공명 시스템을 위한 고주파 전송 디바이스, 및 대응하는 고주파 전송 디바이스를 갖는 자기 공명 단층촬영 시스템에 관한 것이다.
자기 공명 시스템에서, 검사될 신체는 보통, 기본 계자석(field magnet) 시스템을 이용하여 예컨대 3 또는 7 테슬라(tesla)의 비교적 높은 기본 계자석 필드(basic field magnetic field)에 노출된다. 자기장 구배(magnetic field gradient)가 또한 구배 시스템을 이용하여 적용된다. 그 다음에, 기본 자기장의 자기력선들에 관하여(relative to) 정의된 숙임각(flip angle)을 통한 공간 분해능(spatial resolution)을 이용하여, 이러한 고주파 필드에 의해 공명 방식으로 여기된 특정 원자들의 핵스핀(nuclear spin)을 팁핑(tipping)하기 위하여, 적절한 안테나 디바이스들을 이용하여 고주파 전송 시스템을 통해 고주파 여기 신호(HF 신호)들이 방출된다. 핵스핀의 이완(relaxation) 동안에, 고주파 신호(소위 자기 공명 신호)들이 방출된다. 그 다음에, 고주파 신호들은, 적절한 수신 안테나들을 이용하여 수신되고, 그리고 추가로 프로세싱(processing)된다. 따라서 획득된 원시 데이터(raw data)는 그 다음에, 원하는 영상(image) 데이터를 재구성하기 위해 사용될 수 있다. 핵스핀 자화에 대한 고주파 신호들의 방출은 종종, 소위 "전신 코일(coil)" 또는 "신체 코일"을 이용하여, 또는 또한 (많은 측정들의 경우에) 환자 또는 참가자 상에 놓이는 국부 코일들을 이용하여 이루어진다. 전신 코일의 통상적인 구조는, 환자가 검사 동안에 존재하는 단층촬영 시스템의 환자 챔버(chamber) 주위에서 길이방향 축과 병렬로 배치되는 복수 개의 전송 로드(rod)들로 구성된 버드케이지(birdcage) 안테나이다. 안테나 로드들의 단부면들은 용량성 방식으로 링(ring)으로 각각 연결된다.
보통 소위 "CP 모드(mode)"에서, 이러한 전신 안테나들을 "부피(volume) 코일들"로서 동작시키는 것이 이전에 관례적이었고, 여기서는 원형 편파 고주파 신호(circularly polarized high-frequency signal)(HF 신호)가 가능한 한 균일하게(homogeneously), 전신 안테나에 의해 둘러싸인 부피의 전체로 전송된다. 이를 위해, 단일 시간적 HF 신호가 전송 안테나의 컴포넌트(component)들 전부, 예컨대 버드케이지 안테나의 전송 로드들 전부에 방출된다. 이 경우, 펄스(pulse)들은 보통, 전송 코일의 기하구조에 적응되는 변위(displacement)를 이용하여 위상-편이된 방식으로 개별 컴포넌트들에 전달된다. 예컨대, 16개의 로드들을 갖는 버드케이지 안테나의 경우, 상기 로드들은, 동일한 HF 크기 신호를 이용하여 22.5° 위상 변위를 통해 각각 편이될 수 있다.
이러한 균일한 여기는 환자의 전역(global) 고주파 노출(HF 노출)을 야기하고, 상기 환자의 전역 고주파 노출(HF 노출)은 평상시의 규칙들에 따라 제한되어야 하는데, 그 이유는 너무 높으면 고주파 노출이 환자에게 해를 끼칠 수 있기 때문이다. 이 경우 HF 노출은, 이입된 HF 에너지(energy)뿐만 아니라, 무엇보다도, HF 방사(irradiation)에 의해 유도된 생리학적 노출도 의미하는 것으로 이해된다. 고주파 노출의 통상적 척도(measure)는, 특정 고주파 펄스 출력으로 인해 환자에 가해지는 생물학적 노출을 와트(watts)/kg 단위로 표시하는 소위 SAR(specific absorption rate) 값, 또는 SED(specific energy dose) 값이다. 어느 쪽 값이든지 다른 쪽 값으로 변환될 수 있다. IEC 표준에 따르면, "제1 레벨(level)"에서의 4 와트/kg의 표준 제한치가, 예컨대 환자의 전역 전신 SAR 또는 HF 노출에 대해서 현재 적용된다. 따라서, 환자에 의해 흡수되는 총 전력은, 6분에 걸쳐서 평균되는 시간 윈도우(time window) 내에서 4 와트/kg의 값을 초과하지 않아야 한다. 이를 보증하기 위하여, 고주파 노출은 각각의 측정 동안에 자기 공명 시스템 상의 적절한 안전 디바이스들을 통해 지속적으로 모니터링(monitoring)되고, SAR 값이 특정된 표준들을 초과한다면 측정이 변경되거나 또는 종료된다.
더욱 최신의 자기 공명 시스템들의 상황에서, 이미징(imaging)을 위해 맞추어진 개별 HF 신호들이 개별 전송 채널들, 예컨대 버드케이지 안테나의 개별 로드들에 할당될 수 있다. 이를 위해, 상이한 독립적인 고주파 전송 채널들을 통해 동시에(in parallel) 방출될 수 있는 복수 개의 개별 고주파 펄스 트레인(pulse train)들로 구성된 멀티채널(multichannel) 펄스 트레인이 방출된다. 개별 펄스들의 동시 방출로 인해 "pTX 펄스"로서 또한 지칭되는 이러한 멀티채널 펄스 트레인은, 예컨대 여기, 리포커싱(refocusing) 및/또는 반전(inversion) 펄스로서 사용될 수 있다. 복수 개의 독립적인 전송 채널들을 통해 pTX 펄스들의 동시 방출을 허용하는 이러한 전송 안테나 시스템은 또한 "전송 어레이(transmit array)"로서 지칭되고, 그러므로 이러한 용어가 (전송 안테나 시스템의 아키텍처(architecture)의 상세한 외관과 무관하게) 아래에서 사용된다.
멀티채널 펄스 트레인들의 방출 동안에, 이전의 균일한 여기는 원칙적으로, 측정 챔버 그리고 그에 따라 또한 환자 내의 여기의 임의의 형태에 의해 교체될 수 있다. 그러므로, 최대 고주파 노출을 추정하기 위하여, 모든 각각의 가능한 고주파 중첩(superimposition)이 고려되어야 한다.
복수 개의 개별적으로 활성화될 수 있는 안테나 엘리먼트(antenna element)들에 걸쳐서 중첩된 전기장들의 모니터링이 특히 중요한데, 그 이유는 전기장들이 벡터 선형 방식으로(in a vectorially linear manner) 합산(add up)되지만, 국부 전력 릴리스(power release) 그리고 그에 따라 관련 위치에 있는 환자의 노출이 결과적 전기장의 제곱(square)에 비례적이기 때문이다.
그러나, 국부 고주파 노출은 보통, 직접적으로 측정될 수 없다. 그러므로, (복잡한) 전도성 분포를 갖는 적절한 신체 모델(model)들을 생성하고, 그리고 모델의 개별 위치들에 있는 개별 안테나 엘리먼트들에 의해 생성되는 필드들을 계산하기 위해 이들 모델들을 사용할 필요가 있다. 이러한 계산들은 종래 기술에서는 예컨대 소위 FDTD(finite difference time domain) 방법을 이용하여 수행된다. 이 경우, 검사 대상은 보통 다수 개의 복셀(voxel)들로 분할되고, 개별 안테나 엘리먼트들에 의해 생성되는 전기장 세기들 및 그 중첩이 각각의 복셀에 대하여 결정된다. 관련된 복셀들의 개수가 많다면(많은 모델들이 50,000개의 복셀들을 갖고, 다른 모델들은 100,000개보다 더 많은 개수의 복셀들을 갖고 그리고 극단적인 경우들에서 심지어 수백만 복셀들을 가짐) 그리고 수행될 계산들의 복잡성으로 인해, 이러한 접근법이 사용될 때 실시간 모니터링 또는 온라인(online) 능력을 제공하는 것이 불가능하다.
그러므로, DE 10 2009 030 721은 SAR 모니터링을 위한 방법 및 디바이스를 설명하며, 여기서 개별 안테나 엘리먼트들에 관련된 여기 벡터들의 교차-상관 행렬들이 각각의 경우에 복수 개의 시점들 또는 시간 기간들에 대하여 결정되고, 이들은 그 다음에 합산(summation) 시간 기간에 걸쳐서 합산된다. 그 다음에, 합 행렬(sum matrix)은 다수 개의 핫스폿 민감도 행렬(hotspot sensitivity matrix)들로 곱해진다. 각각의 핫스폿 민감도 행렬은, 최대 국부 고주파 노출, 예컨대 SAR의 계산과 관련하여 검사 대상의 다수 개의 지점들에서의 민감도들을 표현한다. 이러한 "핫스폿들"이 통상적으로 환자 내의 고주파 필드 내에서 전개될 수 있다는 것은 이미 알려져 있고, 여기서 적용된 HF 전력 그리고 그에 따른 상기 핫스폿들에서의 생리학적 고주파 노출은 균일한 여기로부터 이전에 겪은 값들의 배수(multiple)를 생성할 수 있다. 그러므로, 국부 고주파 노출이 제한 값들을 초과하지 않는다는 것을 보장하기 위하여, 이들 핫스폿들만을 모니터링할 필요가 있다. DE 10 2010 011 160은 또한, 이전에 수행된 전자기적 시뮬레이션(simulation)들(예컨대, FDTD)과 관련하여 핫스폿들의 정확한 선택을 용이하게 하는 방법을 설명한다.
물론, 전송 어레이들을 이용한 스핀 자화의 여기의 유연성은 여전히, 이전의 부피 코일들에 따라, 전체 부피 내에서의 균일한 고주파 신호의 방출을 허용한다. 이는, 전송 어레이가 또한, 많은 측정들 및/또는 검사들에 완전히 적절할 수 있는 "부피 코일 모드"로 동작될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 "부피 코일 모드" 또는 "균일한 모드"는, 아래에서, 전송 어레이가 부피 코일의 경우와 대등한 방식으로 동작되는, 고주파 전송 디바이스의 동작 모드를 의미하는 것으로 이해된다, 즉 전송 채널들은 고정된 진폭 및 위상 관계(fixed amplitude and phase relationship)를 갖는 고주파 신호들을 이용하여 동작된다.
따라서, 고주파 노출에 관련된 현재의 규제들 및/또는 표준들은 또한, 전송 어레이들이 부피 코일들 및 국부 코일들 둘 다의 특성들을 특징으로 해야 한다는 것과, 그리고 각각의 경우에 적용될 모니터링 규칙들, 특히 제한 값들이 전송 어레이가 사용되는 방식에 따라 좌우된다는 것을 규정한다. 이러한 상황에서, 국부 코일들의 방식으로 사용될 때, 그리고 구체적으로, 비교적 좁게 정의되는 낮은 제한 값들을 이용하여, 국부 SAR의 모니터링이 명시적으로 요구되고, 반면에 부피 코일로서 사용될 때, 전신 SAR 또는 신체의 노출된 부분 SAR(exposed-part-of-body SAR)만이 모니터링될 필요가 있다.
전송 어레이를 부피 코일로서 동작시키기 위하여, 소위 "버틀러(Butler) 행렬"이 고주파 전송 시스템의 고주파 증폭기들 및 안테나 엘리먼트들 사이에 사용될 수 있다. 그 다음에, 부피 모드에 대하여 버틀러 행렬에 의해 사용되는 전송 채널을 제외하고서, 전송기들 전부를 스위칭 오프 시키는 것이 가능하다. 이러한 버틀러 행렬은, 부피 코일로서 전송 어레이들의 전기적 하드웨어-타입(hardware-type) 연결에 대등하다. 그러나, 이러한 하드웨어 연결은, 개별 전송 채널들의 이미 이용 가능한 고주파 증폭기들이 이제 균등하지 않게(unevenly) 사용된다는 단점을 갖는다. 채널의 하나의 증폭기가 전체 고주파 출력(full high-frequency power)을 전달해야 하는 반면에, 다른 채널들의 증폭기들은 사용되지 않는 상태로 남는다. 추가적 결과는, 적어도, 부피 코일 모드에 대하여 사용되는 고주파 증폭기 및 전송 채널 내의 후속 컴포넌트들 전부가 상당히 더 높은 고주파 전압에 대하여 구성되어야 한다는 것이다. 이는, 시스템을 비교적 값비싸게 만든다.
다른 한편으로, 전송 어레이들의 개별 엘리먼트들이 대응하게 프리셋팅된(preset) 상대적 진폭 및 위상 관계들을 이용하여 동작되도록 개별 전송 채널들의 고주파 증폭기들을 활성화시키기 위해 소프트웨어(software)만을 이용함으로써, 전송 어레이를 부피 코일 모드로 동작시키는 것이 기술적으로 가능하다. 그러므로, 전송 어레이의 동작 모드는 단지, 대응하는 커맨드(command)들이 고주파수 증폭기에 출력된다는 점에서, 즉 pTX 펄스가 따라서 선택된다는 점에서, 개별적인 비-균일한 필드들이 방출되는 동작 모드와 상이하다. 그러므로, 전송 측으로부터 볼 때, 전송 어레이는 국부 코일들의 형태의 사용으로서 기술적으로 분류될 것이고, 그러므로 심지어 상기 전송 어레이가 단지 부피 코일 모드에서의 동작으로 인해 전신 SAR 제한 값들을 적용하기 위해서 실제로 충분하더라도, (국부 전송 코일들에 대하여 요구된 바와 같은) 너무나 낮은 국부 SAR 제한 값들이 실제로 적용될 것이다. 그러므로, 부피 코일 모드에 대하여 너무나 낮은 국부 SAR 제한 값들은, 관례적인 단일-채널 부피 코일 애플리케이션(application)의 동작을 허용하지 않을 것이다.
그러므로, 본 발명은, 검사 대상의 고주파 노출의 확실한(secure) 모니터링 및 전송 어레이의 부피 코일 모드에서의 단순한 동작 둘 다를 허용하는 방법 및 적절한 고주파 체크 디바이스를 생성하는 문제점을 다룬다.
이러한 문제점은, 청구항 제1항에서 청구되는 바와 같은 방법에 의해 그리고 청구항 제12항에 의해 청구되는 바와 같은 고주파 체크 디바이스에 의해 해결된다.
도입부에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 방법은, 복수 개의 시점들 또는 시간 기간들에 대하여 여기 벡터들을 결정하는 단계를 제공하며, 여기서 상기 여기 벡터들은 개별 시점 또는 시간 기간에서의 개별 전송 채널들 상의 고주파 신호 세기들을 표현한다. 예컨대, 이들 여기 벡터들은 단순히, 특정 시점에서 다양한 전송 채널들 상에서 현재(currently) 측정되는 전압 진폭들일 수 있다. 그러나, 상기 여기 벡터들은 또한, 이들 전압들에 따라 좌우되고 그리고 예컨대 지향성 결합기들 또는 다른 센서(sensor)들(예컨대, 픽업 코일(pickup coil)들)을 통해 결정되는, 측정된 값들일 수 있다. 그 다음에, 개별 측정 시점에서의 개별 채널들의 측정된 값들은 현재 여기 벡터(current excitation vector)의 엘리먼트들로서 취급된다. 부가하여, 전역적으로 또는 국부적으로, 예컨대 핫스폿들에서 검사 대상 내에 존재하는 고주파 노출 값들이 상기 여기 벡터들에 기초하여 그리고 평상시처럼 미리결정된 체크 규칙들에 따라 각각 결정된다. 그 다음에, 적어도 하나의 고주파 노출 값에 기초하는 노출 체크 값이 미리결정된 제한 체크 값에 도달하거나 또는 초과한다면, 고주파 전송 디바이스는 자신의 기능에 있어서 제약된다(예컨대, 현재의 전력이 감소되거나 또는 고주파 전송 디바이스가 완전히 스위칭 오프 된다, 즉 측정이 종료된다). 예컨대, 고주파 노출 값들이 예컨대 이미 전역 SAR 값들이라면, 이러한 노출 체크 값은 각각의 경우에 현재의 고주파 노출 값 자체일 수 있다. 그러나, 노출 체크 값은 많은 경우들에서 복수 개의 고주파 노출 값들에 기초하여 결정된다. 예컨대, 노출 체크 값을 결정하기 위하여, 특정 시간 윈도우 내에서 결정된 고주파 노출 값들 전부가 적분(integrate)될 수 있거나 또는 그로부터 평균 값이 도출될 수 있다. 도입부에서 언급된 바와 같이, 이의 한 예는, 6-분 시간 윈도우 내에서 4 와트/kg의 전역 전신 SAR 제한치의 평균이다. 마찬가지로, 고주파 노출 값들이 방사된 HF 전력(만)을 표현하도록 상기 고주파 노출 값들이 초기에 계산된다면, 물리적 노출로의 변환(예컨대, SAR 값들로의 변환)이 보통 적용될 수 있다. 이러한 경우, 고주파 노출 값들에 기초하여 노출 체크 값을 결정할 때, 조직(tissue) 상에서의 HF 전력의 생리학적 효과가 고려될 수 있다.
이러한 상황에서, 체크 규칙들은 고주파 전송 디바이스의 현재(current) 전송 모드의 함수로서 미리결정되고, 고주파 전송 디바이스의 개별 전송 모드는 여기 벡터들에 기초하여 그리고 전송 채널들의 평상시의 다른 활성화와 독립적으로, 신규하게 검증된다. 전송 모드 변경이 검출된다면, 체크 규칙들은 적절하게 변경되거나 그리고/또는 고주파 전송 디바이스가 자신의 기능에 있어서 제약된다.
현재 측정된 여기 벡터들과 관련하여 고주파 전송 디바이스의 전송 모드를 지속적으로 체크하는 결과로서, 관련된 전송 모드에서 고주파 노출 체크를 위해 언제나 정확한 체크 규칙들(특히 정확한 제한 값들)이 사용된다는 것을 보장하는 것이 또한 가능하다. 결과적으로, 매 시점에서 환자의 안전성이 보증되고, 그리고 또한 측정이 반복되어야 한다면, 제한 값들의 부정확한 선택 또는 궁극적으로 환자의 더 큰 전체 노출을 야기하게 되는 다른 체크 규칙들로 인해 측정이 불필요하게 인터럽트 되지 않고도, 모든 동작 모드들에서 전송 어레이들의 유연성 있는 사용이 가능하다.
복수 개의 전송 채널들을 갖는 이러한 전송 안테나 시스템을 포함하는, 자기 공명 단층촬영의 고주파 전송 디바이스를 위한 본 발명의 고주파 체크 디바이스는 첫째로, 복수 개의 시점들 또는 시간 기간들에 대하여 여기 벡터들을 캡쳐(capture)하기 위한 측정 값 인터페이스(measured value interface)를 가져야 하고, 여기서 상기 여기 벡터들은 개별 전송 채널들 상의 고주파 신호 세기들을 표현한다. 이러한 측정 값 인터페이스는 예컨대 독립적인 측정 디바이스의 연결을 위한 측정 입력부일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 상기 측정 값 인터페이스는 또한, 개별 전송 채널들 상의 고주파 신호 세기를 측정하기 위한 다양한 센서들 또는 유사한 것을 포함하는 측정 디바이스 자체, 예컨대 개별 전송 채널들에 그리고/또는 개별 전송 채널들 내에 배치되는 지향성 결합기들, 픽업 코일들 또는 유사한 것의 어레인지먼트(arrangement)일 수 있다.
둘째로, 고주파 체크 디바이스는 체크 신호들을 출력하기 위한 체크 신호 인터페이스를 요구한다. 예컨대, 측정을 종료시키거나 또는 전송 전력을 감소시키기 위하여, 적절한 체크 신호가, 필요하다면 이러한 체크 신호 인터페이스에 의해 생성될 수 있고, 고주파 전송 디바이스의 다른 컴포넌트들, 특히 고주파 증폭기에 전달될 수 있다. 다른 한편으로, 체크 신호들은 또한 현재(current) 체크 규칙들, 특히 현재(current) 측정에 대한 현재(current) 제한 값들을 메모리(memory) 또는 유사한 것으로부터 검색(retrieve)하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고주파 체크 디바이스는 또한, 검사 대상에 흡수된 고주파 노출 값들이 미리결정된 체크 규칙들에 따라 각각의 경우에 여기 벡터들에 기초하여 계산되도록 구성되어야 하고, 적어도 하나의 고주파 노출 값에 기초하는 노출 체크 값이 미리결정된 제한 체크 값에 도달하거나 또는 초과한다면 고주파 전송 디바이스는 (예컨대, 상기 체크 신호들을 통해) 자신의 기능에 있어서 제약되며, 여기서 상기 체크 규칙들은 고주파 전송 디바이스의 현재(current) 전송 모드의 함수로서 미리결정된다. 고주파 체크 디바이스는 이를 위한 대응하는 모듈(module)들, 예컨대 노출 체크 유닛(unit)을, 상기 미리결정된 규칙들에 따라 고주파 노출 값들로부터 노출 체크 값들을 계산하기 위하여 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고주파 체크 디바이스는, 고주파 디바이스의 전송 모드가 각각의 경우에 여기 벡터들에 기초하여 검증되도록 추가로 구성되고, 전송 모드 변경이 검출된다면, 고주파 전송 디바이스를 상기 고주파 전송 디바이스의 기능에 있어서 제약시키기 위하여, 체크 규칙들은 변경되거나 그리고/또는 적어도 체크 신호가 생성된다. 고주파 체크 디바이스는 예컨대, 이를 위한 적절한 모드 체크 유닛을 포함할 수 있다.
고주파 체크 디바이스의 중요한(significant) 부분들은 소프트웨어 컴포넌트들의 형태로 설계될 수 있다. 이는 특히, 노출 체크 유닛 및 모드 체크 유닛과 관련된다. 측정 값 인터페이스는 또한 예컨대, 이미 기록되었고 그리고 다른 유닛에 의해 벡터에 결합된 데이터를 수신하는 소프트웨어-기반 인터페이스로서 구현될 수 있다. 마찬가지로, 체크 신호 인터페이스는, 예컨대 소프트웨어 형태로 구현되고 그리고 소프트웨어만을 통해 체크 신호들을 고주파 전송 디바이스의 다른 제어 컴포넌트 ― 상기 다른 제어 컴포넌트 자체가 어쩌면 소프트웨어 형태로 구현됨 ― 에 송신하는 인터페이스일 수 있다. 그러나, 인터페이스들은 또한, 어쩌면 또한 존재하는 컴퓨터(computer)의 하드웨어 인터페이스들에 의존하여, 부분적으로만 소프트웨어 형태로 설계될 수 있다.
그러므로, 본 발명은 또한, 고주파 체크 디바이스의 메모리에 직접적으로 로딩(loading)될 수 있고 그리고 프로그램(program)이 고주파 체크 디바이스에서 실행될 때 본 발명의 방법의 단계들 전부를 실행시키기 위한 프로그램 코드(code)를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 이러한 소프트웨어-기반 구현은, 적절한 프로그램 가능 프로세서들 및 메모리들을 이용하여 구현되었던 이전에 존재하는 고주파 체크 디바이스들이 또한, 따라서 본 발명의 방식으로 작업하도록, 프로그램을 구현함으로써 적절하게 수정될 수 있다는 장점을 갖는다.
고주파 체크 디바이스는 또한, 개별 컴포넌트들 형태로 고주파 전송 디바이스 안에 통합될 수 있다. 그러나, 고주파 체크 디바이스는 마찬가지로 또한, 여기 벡터들을 캡쳐하기 위한 측정 값 인터페이스, 체크 신호 인터페이스, 및 위에서 언급된 추가 컴포넌트들을 포함하는 독립적인 디바이스로서 설계될 수 있다. 기존 자기 공명 단층촬영 시스템들은 이러한 독립적인 고주파 체크 디바이스를 포함하기 위해 업그레이드(upgrade)될 수 있다.
독립적으로 활성화될 수 있는 복수 개의 전송 채널들과, 상기 전송 채널들을 통해 고주파 펄스들을 방출하기 위한 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트를 포함하는 전송 안테나 시스템에 부가하여, 자기 공명 단층촬영 시스템을 위한 본 발명에 따른 고주파 전송 디바이스는, 위에서 설명된 방식으로 신규하게 구성되는 적어도 하나의 고주파 체크 디바이스를 요구한다.
동일한 방식으로, 본 발명에 따른 자기 공명 단층촬영 시스템은 본 발명에서 청구되는 바와 같은 그러한 고주파 전송 디바이스를 포함한다.
종속항들 및 아래의 설명은 본 발명의 특히 유리한 개선예들 및 실시예들을 포함하고, 특히, 하나의 부류 내의 청구항들이 또한 다른 청구항 부류 내의 청구항들과 유사한 방식으로 개발될 수 있다.
본 발명의 목적은, 고주파 전송 디바이스가 추정되는(assumed) 전송 모드에서 여전히 전송하고 있는지의 여부를 검증하기 위한 것으로, 그 이유는 환자의 고주파 노출을 체크하기 위한 체크 규칙들이 현재(current) 전송 모드의 함수로서 선택되기 때문이다. 이들 체크 규칙들은 그 중에서도 고주파 노출 값들을 결정하기 위한 규칙들, 즉 고주파 노출 값들이 여기 벡터들로부터 계산되는 방식, 그러나 또한 노출 체크 값들을 결정하기 위한 규칙들, 즉, 다시, 체크 값들이 고주파 노출 값들, 특히 적용될 수 있다면 고주파 노출 값들이 평균되고 그리고 노출 체크 값을 획득하기 위하여 적용될 수 있다면 변환들이 상기 값들에 적용되는 시간 기간으로부터 어떻게 계산되는지를 포함한다. 체크 규칙들은 추가로, 제한 체크 값들의 정의를 포함한다, 즉 상기 SAR 제한 값들이 예컨대 현재(current) 측정을 위해 사용되어야 한다. 차례로, 이들 제한 값들은, 고주파 노출 값들 및/또는 노출 체크 값들이 계산된 방식에 따라 좌우된다(즉, 상기 규칙들에 의해, 고주파 노출 값들 및/또는 노출 체크 값들이 계산되었다). 따라서, 이들 규칙들 전부는 바람직하게 또한, 고주파 전송 디바이스의 전송 모드의 함수로서 미리결정되거나 또는 변경되고, 여기서, 정확한 상황에 따라, 규칙들 중 일부만을, 예컨대 제한 체크 값들만을 변경시키고 그리고 고주파 노출 값들 및/또는 노출 체크 값들을 결정하기 위한 규칙들을 유지하는 것이 충분할 수 있다.
여기 벡터들에 기초한 전송 모드의 체크가 다양한 방식들로 수행될 수 있다. 바람직한 예시적 실시예에서, 개별 전송 모드를 특징짓는 모드 체크 값이 여기 벡터들에 기초하여 결정되고, 이러한 모드 체크 값이 모드 기준 값으로부터 특정된 정도만큼 벗어난다면, 전송 모드 변경이 검출된다, 즉 체크 규칙들이 변경되거나 그리고/또는 고주파 전송 디바이스가 자신의 기능에 있어서 제약된다. 이를 위해, 고주파 전송 시스템이 현재 원하는 전송 모드에서 작업하고 있다면 모드 체크 값이 어떻게 나타나야 하는지를 정의하는지가 먼저 제공될 수 있다. 그 다음에 이 값은 모드 기준 값이다. 그로부터, 모드 체크 값이 그 다음에 결정되고, 모드 기준 값과 비교된다. 예컨대, 모드 체크 값이 원하는 모드로부터 실제 모드의 편차를 표현한다면, 모드 기준 값은 또한 원칙적으로 0일 수 있다.
현재(current) 모드 체크 값이 모드 기준 값으로부터 벗어나도록 허용되는 정도 ― 상기 정도가 전송 모드 변경으로서 판단되지 않음 ― 는 다시, 다양한 방식들로 다시 정의될 수 있다. 예컨대, 편차의 절대 정도가 선택될 수 있다. 대안적으로, 편차의 정도는 또한, 예컨대 여기 벡터들의 세기에 비례적이도록 선택될 수 있다. 동일한 방식으로, 이들 평가 규칙들의 조합이 또한 적용될 수 있다. 그러므로, 원하는 전송 모드가 여전히 사용되고 있든지 아니든지, 낮은 신호 세기들의 경우에 편차의 정도에 대하여 절대 값을 특정하는 것과, 높은 신호 세기들의 경우에 평가 기준으로서 상대적 편차를 사용하는 것이 전적으로 적절하다.
원칙적으로, 예를 들어 임의의 원하는 전송 모드가 일단 정의되었고 그리고 관련 모드 기준 값이 계산되었다면, 상기 임의의 원하는 전송 모드를 본 발명의 방식으로 검증하는 것이 가능하다. 그러나, 적어도 하나의 적절한 SAR 제한 값을 선택하는 것이 바람직하고, 여기서 부피 코일 모드에서의 동작을 위해 사용되어야 하는 전역 SAR 제한 값이, 전송 어레이가 개별적인 비-균일한 여기 패턴(pattern)들을 생성한다면 규정되는 국부 SAR 제한 값보다 더 낮다. 그러므로, 전송 모드의 검증 동안에, 고주파 전송 디바이스 및/또는 전송 안테나 시스템이 부피 모드에서 동작하고 있는지의 여부를 검증하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 검증은 고주파 전송 디바이스가 종래에 버드케이지 전신 코일들을 이용할 때의 경우와 같이 CP 모드에서 동작되는지의 여부를 보통 설정(establish)한다. 그러나, 이 점에서, 본 발명의 방법 및 고주파 체크 디바이스가 또한 다른 전송 모드들, 특히 다른 부피 코일 모드들, 예컨대, 애플리케이션에 따라 많은 시스템들에서 사용되는 바와 같이, 변함없는 타원 편파 모드(constant elliptically polarized mode)(EP 모드)들을 체크하기 위해 사용될 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 그러나, CP 모드가 가장 빈번하게 사용되는 부피 코일 모드이므로, 아래에서는 (그렇지 않다고 특정되지 않는 한), 본 발명의 범위를 이로써 제약하는 것 없이, CP 모드가 모니터링될 것으로 가정된다.
바람직한 변형예에서, 부피 코일 모드로부터 고주파 전송 디바이스의 동작의 편차를 결정하기 위해, 단순한 이차(quadratic) 형태들의 개별적인 현재(current) 여기 벡터들(즉, 여기 벡터들의 엘리먼트들의 교차 상관들을 형성함)이 특별한 투영(projection) 행렬과의 투-웨이 곱셈(two-way multiplication)을 통해 생성되고, 여기서 투영 행렬은 관련 부피 코일 모드에서의 동작 동안에 발생하는 표준 여기 벡터들에 기초하여 생성되었다. 이러한 투영 행렬은, 상기 투영 행렬이 여기 벡터(여기서, 벡터의 엘리먼트들은 개별 전송 채널들 상의 현재(current) 신호 세기들을 표현한다) 내에 포함된 완료 신호(complete signal)를, 원하는 신호에 직교인 원치 않는 컴포넌트 상으로, 즉 부피 코일 모드에서의 동작 동안에 시스템이 가져야 하는 이상적인 여기 벡터로부터 현재(current) 여기 벡터가 벗어나는 정확하게 그 일부분 상으로 투영시키도록 설계된다. 그러므로, 모드 체크 값은 이러한 투-웨이 곱셈으로부터 야기되는 편차 값에 기초하여 계산되기 쉬우며, 여기서 모드 기준 값은 예컨대 0으로 셋팅될 수 있다. 투영 행렬의 방법 및 생성의 더욱 상세한 설명은 CP 모드에 대한 예시적 실시예를 참조하여 본 명세서에서 이후에 설명된다.
특히 바람직한 실시예에서, 모드 체크 시간 슬롯(mode check time slot) 동안에 결정된 복수 개의 연속적인 현재(current) 모드 체크 부분 값들에 기초하여 모드 체크 값을 생성하는 것이 또한 가능하다. 이러한 상황에서, 모드 체크 부분 값들은 각각의 경우에, 예컨대 투영 행렬의 여기 벡터들과의 투-웨이 곱셈을 통해 생성될 수 있고, 그 다음에 모드 체크 시간 슬롯 내의 모드 체크 부분 값들이 합산되거나 또는 적분되거나, 또는 평균 값이 생성된다.
바람직한 예시적 실시예는 위에서 수학적으로 설명된 접근법의 기술적 용어들에 있어서 특히 효과적인 구현을 제공하며, 여기서 현재(current) 교차-상관 행렬이 먼저, 개별 현재(current) 여기 벡터의 자신의 복소-켤레 벡터와의 2항(dyadic) 곱셈(즉, 텐서곱(tensor product)의 생성)을 통해 모드 체크 시간 슬롯 내의 복수 개의 시점들에 대하여 계산되고, 이들 교차-상관 행렬들은 그 다음에, 합(sum) 교차-상관 행렬을 형성하기 위해 합산된다. 그 다음에, 합 교차-상관 행렬은 투영 행렬과 곱해질 수 있고, 결과적 곱(product) 값들은, 개별 모드 체크 시간 슬롯에 대한 모드 체크 값을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 그 다음에, 곱 값들은 단순히 합산될 수 있거나, 적분될 수 있거나, 또는 예컨대 평균 값을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 방법의 하나의 장점은, 단기간 인터벌(interval)들로, 예컨대 매 10 ㎲마다 결정되는 측정 데이터(즉, 여기 벡터들)가 먼저 합산되거나 또는 적분되고 그리고 그 다음에, 현재(current) 여기 벡터가 캡쳐될 때마다 다수 번의 대응하는 곱셈들을 수행해야 하는 대신에, 전체 모드 체크 시간 슬롯에 대하여 곱셈이 단 한 번만 수행될 필요가 있다는 것이다. 이는, 전체 계산 방법을 상당히 훨씬 효율적으로 만든다.
이러한 방법의 추가 특징은, 노출 체크 값이 바람직하게 또한, 모드 체크 슬롯에 대하여 결정되었고 그리고 상기 모드 체크 슬롯 내의 현재(current) 여기 벡터들을 포함하는 합 교차-상관 행렬에 기초할 수 있다는 것이다. 예컨대, 이러한 합 교차-상관 행렬은, 노출 체크 값을 획득하기 위하여, 도입부에서 언급된 DE 10 2009 030 721에 설명된 방법에서와 같이, 민감도 행렬과 곱해질 수 있다. 이러한 경우, 교차-상관 행렬들은 (초기에, 방사된 HF 전력만을 고려하는) 고주파 노출 값들로서 각각 고려될 수 있고, 그리고 노출 체크 값의 계산 동안에, 생리학적 (SAR) 노출로의 변환이 또한 상기 민감도 행렬과의 곱셈을 통해 동시에 실행될 수 있다.
어떠한 경우에도, 도입부에서 설명된 바와 같이, 노출 체크 값이, 노출 체크 시간 슬롯 내에서 계산되는 다수 개의 고주파 노출 값들에 기초하는 것이 특히 유리하다. 노출 체크 시간 슬롯이 모드 체크 시간 슬롯과 동일하다는 것이 보장된다면, 이러한 조건은, 모드 체크 시간 슬롯에 대하여 계산된 상기 합 교차-상관 행렬에 기초하여 노출 체크 값을 계산하기 위한 이전에 설명된 방법에 의해 자동으로 충족된다.
모드 체크 시간 슬롯들 및/또는 노출 체크 시간 슬롯들은 바람직하게 각각의 경우에, 시간 세그먼트(time segment) 내의 여기 벡터들에 걸쳐서 슬라이딩(slide)하는 시간 윈도우에 의해 미리결정된다. 그러므로, 상기 시간 세그먼트 내에서 슬라이딩하는 모드 체크 값 또는 노출 체크 값이 생성된다.
다양한 체크 값들이 상이한 길이들의 시간 윈도우들에 걸쳐서 고려되는 것이 특히 유리하다, 예컨대 단기간 체크 값이 10초 길이의 윈도우에 걸쳐서 고려되고, 그리고 장기간 체크 값이 360초 길이의 윈도우에 걸쳐서 고려된다. 이러한 방식으로, 환자의 피크(peak) 노출이 방지되는 것과, 전체 방사선(radiation) 노출이 과도한 것이 아니라 피크 제한 값들 바로 아래에 머무르는 것이 언제나 보장될 수 있다.
본 발명은 예시적 실시예들 및 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 고주파 전송 디바이스의 예시적 실시예를 포함하는 자기 공명 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 고주파 전송 디바이스를 체크하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적 실시예의 단순화된 흐름도를 나타낸다.
도 1에 대략 개략적인 방식으로 도시된 컴퓨터 단층촬영 시스템(1)의 필수적인 부분은 소위 스캐너(scanner) 또는 단층촬영장치(2)이고, 상기 스캐너 또는 단층촬영장치(2)를 통해, 실제 측정들이 수행된다. 이러한 단층촬영장치(2)는 보통 환자 터널(patient tunnel)로 불리는 측정 챔버(3)를 포함하고, 측정 챔버(3) 내에서 환자 또는 검사 대상(O)을 환자 침상(4) 위에 포지셔닝(positioning)하는 것이 가능하다. 전송 안테나 시스템(15)으로서, 단층촬영장치(2)는 여기서 전신 코일(15)을 특징으로 하고, 상기 전신 코일(15)은, 임의의 원하는 필드 분포들이 측정 챔버(3) 내에서 생성될 수 있도록 하기 위하여, 복수 개(n 개)의 별개로 활성화될 수 있는 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn) 또는 안테나 엘리먼트들을 포함한다. 예컨대, 이는, 안테나 엘리먼트들로서 n개의 독립적으로 활성화될 수 있는 전도체 로드들을 특징으로 하는 소위 버드케이지 코일일 수 있고, 여기서 이들은 측정 챔버(3) 주위의 실린더(cylinder) 표면 상에서 서로 병렬로 배열되고 서로 결합된다. 그러나, 본 발명은 이러한 전송 안테나 시스템들(15)로 제약되지 않으며, 어떠한 원하는 전송 어레이도 사용될 수 있다. 특히, 또한 전송 안테나 시스템은 전신 코일을 형성할 필요가 없고, 전송 안테나 시스템은 대신에 다수 개의 적절하게 배치된 소위 국부 코일들로 구성될 수 있거나, 또는 전송 안테나 시스템은 다양한 전송 채널들을 갖는 헤드 코일(head coil)일 수 있거나 또는 유사한 것일 수 있다.
단층촬영장치(2)는 부가하여, 평상시처럼 자석 시스템을 포함하고, 상기 자석 시스템은, 강한 기본 자기장을 측정 챔버(3) 내에 설정하기 위한 기본 계자석, 각각의 경우에 세 개의 공간 방향들로 원하는 자기장 구배들을 설정하기 위한 복수 개의 구배 코일들을 포함한다. 그러나, 더 큰 명확성을 위해, 이들 컴포넌트들은 도 1에 도시되지 않는다.
단층촬영장치(2)는 시스템 제어 유닛(5)에 의해 활성화되고, 차례로, 상기 시스템 제어 유닛(5)은 단말(17)에 연결되며, 상기 단말(17)을 통해, 전체 자기 공명 단층촬영 시스템(1)이 동작될 수 있다. 단층촬영장치(2)의 시스템 제어 유닛(5)으로의 결합은 복수 개의 인터페이스들을 통해 실행된다.
여기서, 상기 인터페이스들 중 하나의 인터페이스는, 고주파 전송 디바이스(10)의 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(11)를 포함하고, 추가 인터페이스는 수신 인터페이스(6)이다. 측정을 위한 관련 고주파 펄스 시퀀스(sequence)들이 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(11)를 통해 방출되고, 수신된 자기 공명 원시 데이터는 수신 인터페이스(6)를 통해 수신된다. 다른 실시예(미도시)에서, 전력 증폭기 어레인지먼트(11)는 단층촬영장치(2) 내에 통합되고, 대응하는 인터페이스는 제어 라인(control line)들, 확인응답 라인들 및 전원을 통해 제공된다.
인터페이스 블록(interface block)(7)은, 단층촬영장치(2)의 추가 컴포넌트들을 활성화시키기 위해 요구되는 추가 인터페이스들, 예컨대 구배 코일들, 환자 침상의 전진(advance) 등을 활성화시키기 위한 인터페이스들을 표현한다.
조작자에 의해 단말(19)을 통해 활성화될 수 있는 측정 제어 모듈(9) 및 데이터 메모리(18)가 시스템 제어 유닛(5) 내에서 추가 컴포넌트들로서 도시된다. 측정 프로토콜(protocol)들에 기초하여 파라미터(parameter)들을 특정하기 위해 측정 제어 모듈(9)이 사용될 수 있고, 상기 파라미터들은 예컨대 데이터 메모리(18)에 저장되고 조작자에 의해 수정될 수 있으며, 그래서 매우 특정한 펄스 시퀀스, 즉 고주파 펄스 시퀀스 및 적절한 구배 펄스 시퀀스를 이용하여 측정을 수행하기 위하여, 적절한 신호들이 인터페이스들을 통해 단층촬영장치(2)에 송신된다.
여기서, 시스템 제어 유닛(5)은 부가하여 재구성 디바이스(8)를 포함하고, 상기 재구성 디바이스(8)는 수신 인터페이스(6)로부터 수신되는 원시 데이터로부터 자기 공명 영상들을 재구성하고, 여기서 상기 자기 공명 영상들은 그 다음에 메모리(18)에 저장될 수 있거나 그리고/또는 단말(17)의 디스플레이(display) 상에 출력될 수 있다.
이 점에서, 이러한 자기 공명 단층촬영 시스템(1), 특히 시스템 제어 유닛(5)이 다수 개의 추가 컴포넌트들, 예컨대 생성된 영상들을 다른 스테이션(station)들 등에 전달하기 위해 네트워크(network)로의 연결을 위한 인터페이스들을 포함할 수 있다는 것이 주의되어야 한다. 그러나, 자기 공명 시스템들의 근본적인 구조가 당업자에게 알려져 있으므로, 이들 컴포넌트들 전부는 도 1로부터 생략되었고, 명확성을 위해 이들 컴포넌트들의 세부적인 설명이 마찬가지로 생략되었다.
개별 안테나 엘리먼트들, 즉 전신 코일(15)의 전도체 로드들이 별개로 활성화될 수 있도록 하기 위하여, 고주파 전송 디바이스(10)는 n개의 별개의 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn)에 포괄적으로(comprehensively) 맞추어진다. 이는, 실제 고주파 펄스 생성 시스템(16)이 n개의 개별 전송 모듈들(미도시)을 포함한다는 것을 의미하고, 여기서 예컨대 고주파 신호들은 개별 채널들에 대하여 작은 신호들의 형태로 생성될 수 있다. 이들 신호들을 증폭시키기 위해, 고주파 전송 디바이스는 또한 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(11)를 갖고, 상기 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(11)는 n개의 별개의 고주파 증폭기들을 포함하며, 상기 n개의 별개의 고주파 증폭기들은 간략성을 위해 여기서 블록으로서 표현된다. 그곳으로부터 전신 코일(15)의 개별 안테나 엘리먼트들로 라인들을 통해 고주파 신호들이 송신된다. 이 경우, 상기 고주파 신호들은 n-채널 전송/수신 체인지오버(changeover) 스위치 어레인지먼트(13) 및 n-채널 지향성 결합기 어레인지먼트(12) 모두를 통과해 전달된다. 전송/수신 체인지오버 스위치 어레인지먼트(13)는, 전송 모드 상태에서, 개별 안테나 엘리먼트들로의 라인들이 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(11)에 연결되도록, 그리고 수신 모드 상태에서(즉, 전신 코일(15)을 이용한 자기 공명 신호들의 검출을 위해), 전신 코일(15)의 안테나 엘리먼트들이 수신 인터페이스(6)의 적절한 수신 채널들에 연결되도록 체인지오버가 발생하도록 설계된다.
지향성 결합기 어레인지먼트(12)는, 상기 지향성 결합기 어레인지먼트(12)가, 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(11)의 고주파 증폭기들에 의해 방출되는 신호들로부터, 개별 전송 채널(K1, K2, ..., Kn) 상의 현재(current) 신호 세기(즉, 전압 진폭)에 비례적이고 그리고 특정 위상을 갖고 그리고 그에 따라 복소수-값인 신호 일부분을 추출하도록 설계된다. 특정 시점에서 측정된 이들 값들은, 예컨대, 고주파 전송 디바이스(10)의 고주파 체크 디바이스(20)의 측정 값 인터페이스(21)에 송신되는 여기 벡터(U1, U2, U3, ...)(인덱스(index)는 여기서 측정 시점을 표현함)를 형성하기 위해 지향성 결합기 어레인지먼트(12)에 이미 결합될 수 있다. 여기 전압 대신에, 전류(current)들이 또한 여기 벡터에 대한 측정 값들로서 결정될 수 있다.
이러한 고주파 체크 디바이스는, 현재(current) 여기 벡터들(U1, U2, U3, ...)에 기초하여 체크 값들을 계산하고 그리고 그에 따라 검사 대상(O) 내의 고주파 노출을 모니터링하는 노출 체크 유닛(23)과, 고주파 전송 디바이스(10)가 현재 의도된 전송 모드에서 동작되고 있는지의 여부를 체크 ― 이를 위해, 고주파 노출을 모니터링하기 위한 노출 체크 유닛(23)에 의해 현재 사용중에 있는 체크 규칙들이 사용되고 있음 ― 하기 위해 현재(current) 여기 벡터들(U1, U2, U3, ...)을 사용하는 모드 체크 유닛(24) 둘 다를 포함한다. 모드 체크 유닛(24)은 (이 경우에서와 같이) 노출 체크 유닛(23)의 일부일 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 그러나, 노출 체크 유닛(23) 및 모드 체크 유닛(24)은 또한 별개의 상호통신하는 유닛들일 수 있다.
노출 체크 유닛(23)이, 미리결정된 노출 제한 값들이 지켜지지 않고 있음을 확인하는 경우, 체크 신호(KS)가 체크 신호 인터페이스(22)를 통해 출력되고, 고주파 전송 디바이스(10)의 HF 펄스 생성 시스템(16)에 의해 체크 신호 입력부(14)에 수신되며, 여기서 상기 체크 신호(KS)는 측정의 완전한 인터럽션(interruption) 또는 방출되는 고주파 신호들의 신호 세기의 감소를 트리거링(trigerring)한다. 특히, 그곳에서 출력 전력을 감소시키기 위하여 또는 시스템을 완전히 턴 오프(turn off) 시키기 위하여, 체크 신호 입력부(14)로부터 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(11)로 직접적으로 신호가 출력될 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서, 노출 체크 유닛(23), 모드 체크 유닛(24) 및 다른 연관된 컴포넌트들(21, 22)은 단층촬영장치(2) 안에 직접적으로 통합된다. 이는, 특히, 증폭기 어레인지먼트(11)가 단층촬영장치(2)에 이미 통합된다면 유리하다.
모드 체크 유닛(24)이, 의도된 전송 모드가 지켜지지 않음을 확인하는 경우, 체크 신호(KS)가 마찬가지로 체크 신호 인터페이스(22)를 통해 HF 펄스 생성 시스템의 체크 신호 입력부에 출력되거나 그리고/또는 노출 체크 유닛(23)이 이를 통보받고, 이때 상기 노출 체크 유닛(23)은 다른 더욱 적절한 체크 규칙들, 특히 제한 값들에 기초하여 후속 노출 체킹을 수행한다.
고주파 체크 디바이스(20) 내에서 작업하는 정확한 모드는 도 2를 참조하여 후속하여 설명되나, 방법의 이론적 배경이 더욱 상세히 먼저 설명될 것이다.
위에서 설명된 바와 같이, 부피 코일 모드로부터 고주파 전송 디바이스의 동작의 편차를 결정하기 위해, 2차 형태의 개별 현재(current) 여기 벡터들이 특별한 투영 행렬과의 투-웨이 곱셈을 통해 생성된다. 이는, 아래와 같이 수학적으로 표현될 수 있다:
UHSprojU (1)
이 경우, U는 현재(current) 복소수-값 여기 벡터이고, 상부 인덱스 H는 벡터가 복소-켤레이고 전치(transpose)된다는 것을 의미한다. Sproj 는, 여기 벡터 U의 원치 않는 일부분에 대한 "투영기 및 검출기"에 대응하는 특별한 투영 행렬이고, 상기 원치 않는 일부분은 부피 코일 모드와 매칭(match)되지 않는다.
원치 않는 일부분의 검출을 위한 이러한 투영 행렬 Sproj 은 아래에 설명되는 바와 같이 획득될 수 있다. 이 경우에, 고주파 전송 디바이스가 종래의 CP 모드에서 동작되도록, 원하는 여기 벡터가 개발된다는 것이 다시 가정된다. 그러므로, 아래는, 1(즉, ∥UCP ∥ = 1)에서 정규화되고 그리고 CP 모드에 대하여 이상적인 여기 벡터를 설명하는 복소수-값 n-채널 여기 벡터 UCP 를 가정한다. 원주 주위에 분포되는 n개의 동일하게 형성된 안테나 로드들을 갖는 버드케이지 코일 또는 실린더 코일의 경우, 이러한 벡터는 아래와 같이 설명될 수 있다:
Figure 112015100721180-pat00001
(2)
이러한 상황에서, 1에서의 원하는 정규화를 보장하기 위하여, η는 정규화 팩터(factor)이고, 벡터의 끝에 있는 상부 인덱스 T는 상기 벡터가 전치된다는 것을 의미한다. 이러한 여기 벡터 UCP 를 이용하여, CP 모드에서 종래의 공명기(resonator)의 경우에서와 같이, 여기가 안테나 구조 주위에서 환형으로 회전하고, 그러므로 B1 필드(즉, 측정을 위해 원해지는 자기 고주파 필드)는 원하는 대로 측정 구역 내에서 회전한다(B1 +, 도 1을 또한 보라). 회전의 물리적 방향은 이 경우에 정확해야 한다.
그렇더라도, 상기 방법이 또한 원칙적으로 다른 전송 모드들 전부에 대하여 사용될 수 있고 이러한 CP 모드로 제약되지 않는다는 것이 다시 강조된다. 특히, 추가 고려사항들은 CP 여기에 대한 주어진 예를 사용하지 않고, 임의의 원하는 진폭 및 위상 관계들을 갖는 여기 벡터들에 일반적으로 적용되며, 상기 관계들은 그렇더라도 미리결정되고 그리고 고정된다. 그러므로, 용어 CP 모드 및 지정(designation) UCP 은 아래의 고려사항들에서 단지 예시적인 것으로 또한 이해된다.
그러므로, 합성 CP 모드에서(용어 "합성"은 여기서, CP 모드가, 자체가 실제로 유연성이 있는 전송 어레이에서의 고정된 위상 및 진폭 관계들의 적절한 선택에 의해 미리결정되고 그리고 종래의 부피 코일 모드의 경우에서와 같이 고정된 연결을 통해 미리결정되지 않기 때문에 선택된다), 원하는 시간-종속적 여기는 아래와 같이 표현될 수 있다:
UCP (t) = A(t)ㆍUCP (3)
이는, CP 모드에서의 현재(current) 여기 벡터를 획득하기 위하여, 단지, 시간-종속적 (일반적으로 복소수-값인) 프리팩터(prefactor) A(t)를 시간적으로 일정한 정규화된 여기 벡터 UCP 와 곱하는 것이 필요하다는 것을 의미한다.
어떠한 선택된 여기 벡터 U도, 복소수-값 팩터 α까지 UCP 에 비례적인 일부분과, 선형적으로 독립적이고 그리고 그에 따라 직교인 일부분 Urest 으로 항상 쪼개질 수 있다. 관련 팩터 α를 결정하기 위한 단순한 방법은, UCP 와의 스칼라 곱(scalar product)을 이용하여 임의의 선택된 여기 벡터 U를 투영하는 것으로 구성된다. 그러므로,
U = αUCP + Urest (4)
의 현재(current) 여기 벡터를 가정하면, 스칼라 곱
Figure 112015100721180-pat00002
(5)
은 관련 팩터 α를 생성한다. 정규화 ∥UCP ∥ = UCP H ㆍUCP = 1 및 직교성 UCP H ㆍUrest = 0이 이러한 상황에서 적용되었다.
방정식들 (4) 및 (5)에 기초하여, 원하는 CP 여기로부터 여기 벡터의 편차 Urest 는 아래와 같다:
Figure 112015100721180-pat00003
(6)
그러므로, 이러한 편차에 대한 연관된 전력-타입 변수 ― 상기 변수는 열적 효과들(즉, 환자 내에 머무르고 그리고 고주파 노출을 유발하는 전력)에 관련됨 ― 는 아래와 같다:
Figure 112015100721180-pat00004
(7)
이러한 상황에서, I는 단위 행렬(아이덴티티(identity) 행렬)이고, 부분
Figure 112015100721180-pat00005
은 소위 2항 곱 또는 텐서곱, 즉 nxn 행렬이며, 상기 nxn 행렬의 엘리먼트들은 벡터 UCP 의 컴포넌트들의 엘리먼트-타입 곱들이다. 정규화 UCP H ㆍUCP = 1 이 방정식 (7)에 다시 적용되었다.
방정식 (7)의 마지막 방정식 항 내의 괄호 친 부분은 관련 투영 행렬이다
Figure 112015100721180-pat00006
(8)
이러한 행렬은 마찬가지로 nxn 투영 행렬이고, 상기 nxn 투영 행렬은, 임의의 원하는 여기 벡터들 U에 대하여(또는 여기 벡터 UCP 대신에 임의의 다른 모드가 선택된다면 CP 모드에 대하여), 2차 형태 UH ㆍSproj ㆍU의 CP 모드로부터 현재(current) 전송 모드의 편차의 제곱에 대한 척도(measure)를 생성하고, 상기 nxn 투영 행렬의 시간 적분은 "전력-타입" 포지티브(positive) 스칼라 변수이다. 방정식 (3)에 따른 형태를 갖는 CP 모드에서의 이상적인 여기에 대하여, 조건
Figure 112015100721180-pat00007
(10)
은, 모드 체크 값 MKW로서 이용될 수 있는 스칼라 시간 적분에 대하여 충족되어야 한다.
그러나, 실제로, 이상적인 CP 모드로부터의 작은 편차들이 항상 존재할 것이라는 것과, 그러므로 모드 체크 값 MKW가 0으로부터 특정된 정도만큼 벗어나는지의 여부를 체크하는 것이 필요하다는 것이 가정되어야 한다. 이러한 상황에서, 값 MKW에 의해 초과되어서는 안되는 임계 값들 ε은 바람직하게, 모드 모니터링을 위해 적절한 시간 인터벌들에 걸쳐서 정의된다. 다양한 기준들이 이들 임계 값들의 정의를 위해 적용될 수 있거나 또는 결합될 수 있다.
예컨대, 0보다 더 크다면, 모드 체크 값 MKW이 실제 펄스 에너지보다 적어도 상당히 더 낮다는 것이 보장되어야 한다, 즉 펄스는 주로 CP 모드를 야기시켜야 하고 편차는 CP-타입 펄스의 높이와 비교하여(in relation to) 비교적 작아야 한다. 또한, 편차의 임의의 국부 SAR 효과들 ― 상기 효과들은, 극도로 보수적인 안전 팩터들을 이용하여 추정됨 ― 이 CP 모드에 대하여 수용될 수 있는 국부 SAR 값들에 관하여(relative to) 절대항(absolute term)들에서 무시할 수 있게 작다는 것이 보장되어야 한다.
모드 기준 값(여기서, 기준 값 0)으로부터 편차 적분 또는 모드 체크 값의 허용 가능한 편차의 정확한 정의는, 어쩌면 관련된 애플리케이션에 따라, 적절한 방식으로 수행되어야 한다. 그러나, 이는, 전송 모드가 분석되고 그리고 체크되는 근본적인 방식에 대하여 아무것도 변경시키지 않는다.
위에서 설명된 바와 같이, 여기 벡터 U가 매 10 ㎲마다 또는 실제로 훨씬 더 빈번하게 측정된다. 또한, 방정식 (10)에 도시된 바와 같이, 편차 적분 MKW의 계산은 명확하게, 비교적 많은 양의 컴퓨팅(computing) 노력을 요구하는데, 그 이유는 투영 행렬 Sproj 의 현재(current) 여기 벡터 U와의 투-웨이 곱셈이 매 시점 t에서 이루어지고 그리고 그 다음에 값들은 단지 합산(즉, 적분)되기 때문이다. 기술적 분석의 효율성을 향상시키기 위하여, 개별 여기 벡터들 U(t)의 엘리먼트들의 교차-상관들을 먼저 계산함으로써 그리고 이들을 합산하거나 또는 적분함으로써 대등한 계산이 수행될 수 있다.
Figure 112015100721180-pat00008
(11)
따라서 결정되고 그리고 마찬가지로 nxn 행렬인 상기 합 교차-상관 행렬은, 그 다음에 (엘리먼트들에 있어서) 투영 행렬 Sproj 과 곱해질 수 있고, 방정식 (10)에 따라 대등한 방식으로 값 MKW에 최종적으로 도달하기 위하여, 개별 엘리먼트들은 합산될 수 있다. 이는, 측정된 데이터가 전체 적분 시간 기간, 예컨대 일 초에 걸쳐서 단 한 번 곱해져야 한다는 장점을 갖는다.
이 외에도, 상기 적분 시간 기간 내에서 예컨대 전역 SAR을 계산하기 위하여, 합 교차-상관 행렬 SKM이 또한, 노출 체크 값들을 계산하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 변형예는 도 2를 참조하여 아래에서 개요적으로 설명된다. 여기에 도시된 바와 같이, 예컨대, 고주파 노출 값들을 결정하기 위한 규칙들 ALR, 노출 체크 값들을 결정하기 위한 규칙들 BLR, 및 제한 체크 값들 GK와 같은 체크 규칙들이 제1 방법 단계 I에서 특정된다. 부가하여, 모니터링되어야 하는 전송 모드, 예컨대 CP 모드에 대하여, 투영 행렬 Sproj 이 다수 개의 이전에 계산된 적절한 투영 행렬들로부터 계산되거나 또는 선택된다. 추가로, 민감도 행렬들 Ssens 을 선택하는 것이 제공되고, 상기 민감도 행렬들 Ssens 를 통해, 노출 체크 값들 BKW1이 본 명세서에서 이후에 설명되는 바와 같이 계산될 수 있다.
측정 시간 동안에, 고주파 펄스들(미도시)이 각각의 경우에 시간 인터벌들로 방출된다. 게다가, 고주파 펄스들의 방출 동안에 규칙적인 시간 인터벌들로, 개별 전송 채널들 K1, K2, ..., Kn 상의 고주파 신호들의 전압 진폭들이 지향성 결합기 어레인지먼트(22)를 이용하여 결정되고, 그로부터, 다양한 시점들 t에 대한 여기 벡터 U1, U2, U3, ...(즉, 이 경우 전송 진폭 벡터)가 각각의 경우에 계산된다. 이들 여기 벡터들 U1, U2, U3, ...에 기초하여, 텐서 곱셈들
Figure 112015100721180-pat00009
(12)
이 그 다음에, 각각의 경우에 현재(current) 교차-상관 행렬들 KM1, KM2, KM3, ...을 결정하기 위해 사용된다(도 2의 단계 Ⅱ를 보라).
이들 교차-상관 행렬들 KM1, KM2, KM3, ...은, 검사 대상 안으로 방사되는 고주파 전력을 표현하고, 도입부에서 설명된 바와 같이, 개별 전송 채널들의 공간 중첩을 고려함으로써 민감도 행렬들을 이용하여 국부 SAR이 모니터링되도록 허용한다. 그러므로, 이들 교차-상관 행렬들 KM1, KM2, KM3, ...은 고주파 노출 값들로서 간주될 수 있다. 이들은, 방정식 (11)에 따라 미리결정된 시간 윈도우 Δt 내에 존재하는 교차-상관 행렬들 KM1, KM2, KM3, ... 전부를 합산(또는 적분)함으로써 시간-종속적 합 교차-상관 행렬들 SKM1, SKM2, ...을 생성하기 위해 사용된다. 이 경우, 시간 윈도우 Δt는, 따라서 슬라이딩 값을 획득하기 위하여, 계산된 전송 진폭 벡터들 U1, U2, U3, ... 및/또는 교차-상관 행렬들 KM1, KM2, KM3, ...에 걸친 시간을 이용하여 슬라이딩한다. 이 경우, 시간 윈도우가 각각의 경우에 단 한 개의 측정된 전송 진폭 벡터 U1, U2, U3, ...에 의해 편이되는 것은 (도 2에 도시된 바와 같이) 명확하게 필요하지 않다. 마찬가지로, 두 개의 연속적인 합 교차-상관 행렬들 SKM1, SKM2, ...의 시간 윈도우들이 겹쳐지는 것은 필수적이지 않다.
그러므로, 합 교차-상관 행렬들 SKM1, SKM2, ...은 두 개의 방식들로 사용될 수 있다. 첫째로, 합 교차-상관 행렬들 SKM1, SKM2, ...은, 방정식 (10)에 따라, 합 교차-상관 행렬들 SKM1, SKM2, ...을 (각각의 경우에 엘리먼트들에 있어서) 원하는 투영 행렬 Sproj 와 곱함으로써 그리고 값들을 합산함으로써(도 2의 단계 Ⅲ 참조), 스칼라 모드 체크 값들 MKW1, MKW2, ..., MKWi, ...를 계산하기 위한 기초로서 사용될 수 있다. 따라서, 계산된 모드 체크 값들 MKW1, MKW2, ..., MKWi, ...이 그 다음에 모드 기준 값과 비교되거나, 또는 현재의 경우에서와 같이, 모드 체크 값 MKWi이 0으로부터 정의된 정도 ε를 초과하여 벗어나는지의 여부가 단순히 설정된다. 모드 체크 값 MKWi이 0으로부터 정의된 정도 ε를 초과하여 벗어나는 경우라면, 모드 체크 신호 MKS가 방출되고, 상기 모드 체크 신호 MKS는 예컨대 상이한 체크 규칙들이 특정되도록 야기할 수 있다, 예컨대 제한 값들 GK는 엄격해진다(tighten)(도 2의 단계 Ⅳ를 보라).
둘째로, 개별 시간 윈도우들 Δt에 대한 합 교차-상관 행렬들 SKM1,SKM2, ...은 또한, 노출 체크 값들 BKW1, BKW2, ..., BKWi, ...을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 이를 위해, 합 교차-상관 행렬들 SKM1, SKM2, ...은, 각각의 경우에, 국부 SAR의 모니터링을 허용하는 민감도 행렬들 Ssens 과 곱해질 수 있다(도 2의 단계 Ⅴ를 보라).
이러한 방법에 관련된 세부사항들은 예컨대 DE 10 2009 030 721.4 및 DE 10 2010 011 160에 설명되고, 이에 관하여 본 출원은 명시적으로 그 내용에 관하여 참조한다.
따라서, 계산된 노출 체크 값들 BKW1, BKW2, ..., BKWi, ..은 각각의 경우에 제한 체크 값 GK와 비교된다(도 2의 단계 Ⅵ를 보라). 노출 체크 값 BKWi가 제한 체크 값 GK에 도달하거나 또는 초과한다고 설정된다면, 체크 신호 KS는, (도 1을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이) 출력되고, 고주파 전력 증폭기들의 출력 전력들이 감소되는 것을 보장한다.
이는, 본 발명의 방법의 상황에서, 이전의 모니터링 방법들에서와 같이, 측정 동안에 예컨대 지향성 결합기들 또는 픽업 코일들에 의해 여기 전압들이 측정된다는 것을 의미한다. 그렇더라도 나머지 소프트웨어로부터 독립적인 중앙 위치에서, 여기 벡터들의 민감도 행렬과의 투-웨이 곱셈을 통해 2차 형태들을 통한 측정 변수들의 교차 상관들을 이용하여, 시간 적분들이 측정 변수들로부터 효율적으로 계산되고, 상기 시간 적분들은 그 다음에, 발생하는 최대 국부 또는 전역 SAR 값들을 대표한다. SAR 표준들에 부합하여, 계산된 값들은 최대 허가된 임계 값들과 비교되고, 상기 최대 허가된 임계 값들이 초과된다면, 본 발명의 모드 체크로 인해 선택되었고 신뢰성 있게 정확한 관련 모니터링 규칙들에 따라, 측정이 중지되거나 또는 변경된다.
결과적으로, 위에서 설명된 바와 같은 세부적인 방법들 및 설계들이 예시적인 실시예들이라는 것과, 근본적인 원리는 이로써 청구항들에 의해 특정되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이, 당업자에 의해 다른 필드들에서 또한 가변될 수 있다는 것이 다시 강조된다. 본 발명이 여기서 의료계의 자기 공명 단층촬영 시스템에 관하여 설명되더라도, 본 발명은 또한 과학계 및/또는 산업계에서 사용되는 자기 공명 단층촬영 시스템들에 적용될 수 있다. 완벽을 위해, 단수("a" 또는 "an")의 사용이 관련 특징이 한 번을 초과하여 또한 존재할 수 있을 가능성을 배제하지 않는다는 것이 또한 주의된다. 마찬가지로, 용어 "유닛"은, 상기 유닛이 공간적으로 또한 분산될 수 있는 복수 개의 컴포넌트들로 구성될 수 있을 가능성을 배제하지 않는다.
1 컴퓨터 단층촬영 시스템
2 단층촬영장치
3 측정 챔버
4 환자 침상
5 시스템 제어 유닛
6 수신 인터페이스
7 인터페이스 블록
8 재구성 디바이스
9 측정 제어 모듈
10 고주파 전송 디바이스
11 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트
12 지향성 결합기 어레인지먼트
13 전송/수신 체인지오버 스위치 어레인지먼트
14 체크 신호 입력부
15 전송 안테나 시스템 / 전신 코일
16 고주파 펄스 생성 시스템
17 단말
18 데이터 메모리
20 고주파 체크 디바이스
21 측정 값 인터페이스
22 체크 신호 인터페이스
23 노출 체크 유닛
24 모드 체크 유닛
O 환자/검사 대상
K1, K2, ..., Kn 전송 채널
CP 전송 모드
KS 체크 신호
MKS 모드 체크 신호
Δt 시간 윈도우
KR 체크 규칙
HLR 고주파 노출 값들을 결정하기 위한 규칙들
BLR 노출 체크 값들을 결정하기 위한 규칙들
GK 제한 체크 값
MKW1, MKW2, ..., MKWi, ... 모드 체크 값
BKW1, BKW2, ..., BKWi, ... 노출 체크 값
KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, ... 교차-상관 행렬
SKM1, SKM2, ... 합 교차-상관 행렬
U1, U2, U3, U4, U5, ... 전송 진폭 벡터
Sproj 투영 행렬
Ssens 민감도 행렬

Claims (15)

  1. 검사 대상(O)의 자기 공명 측정을 위해 복수 개의 전송 채널(transmit channel)들(K1, K2, ..., Kn)을 갖는 전송 안테나 시스템(transmit antenna system)(15)을 포함하는, 자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(high-frequency transmit device)(10)를 체크(check)하기 위한 방법으로서,
    개별 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn) 상의 고주파 신호 세기들을 나타내는 여기 벡터(excitation vector)들(U1, U2, U3, U4, U5 )이 복수 개의 시점들 또는 시간 기간들에 대하여 결정되고,
    상기 검사 대상(O)에 흡수되는 고주파 노출 값들이 미리결정된 체크 규칙들(KR)에 따라 각각의 경우에 상기 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )에 기초하여 결정되고, 상기 고주파 전송 디바이스(10)는, 적어도 하나의 고주파 노출 값에 기초하는 노출 체크 값(BKW1, BKW2, ..., BKWi, ...)이 미리결정된 제한 체크 값(GK)에 도달하거나 또는 초과한다면, 자신의 기능에 있어서 제약되고, 상기 체크 규칙들(KR)은 상기 고주파 전송 디바이스(10)의 현재(current) 전송 모드(transmit mode)(CP)의 함수로서 미리결정되고,
    상기 고주파 전송 디바이스(10)의 개별 전송 모드(CP)는 상기 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )에 기초하여 검증되고, 전송 모드 변경이 검출되면, 상기 체크 규칙들(KR)이 변경되거나, 상기 고주파 전송 디바이스(10)가 자신의 기능에 있어서 제약되거나, 또는 상기 체크 규칙들(KR)이 변경되고 상기 고주파 전송 디바이스(10)가 자신의 기능에 있어서 제약되고,
    상기 전송 모드(CP)의 검증 동안에, 상기 고주파 전송 디바이스(10)가 부피 코일 모드(volume coil mode)(CP)에서 동작하고 있는지 여부를 검증하는 것이 제공되고,
    상기 부피 코일 모드(CP)로부터 상기 고주파 전송 디바이스(10)의 동작의 편차를 결정하기 위해, 2차(quadratic) 형태들의 개별 현재 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )이 투영 행렬(Sproj )과의 투-웨이(two-way) 곱셈을 통해 생성되고,
    상기 투영 행렬(Sproj )은 상기 부피 코일 모드에서의 동작 동안에 발생하는 여기 벡터들에 기초하여 생성되는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 노출 값들을 결정하기 위한 규칙들(HLR), 상기 노출 체크 값들을 결정하기 위한 규칙들(BLR) 또는 상기 제한 체크 값(GK) 중 적어도 하나는 상기 고주파 전송 디바이스(10)의 전송 모드(CP)의 함수로서 미리결정되는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전송 모드(CP)를 특징으로 하는 모드 체크 값(MKW1, MKW2, ..., MKWi, ...)이 상기 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )에 기초하여 결정되고, 상기 모드 체크 값(MKW1, MKW2, ..., MKWi, ...)이 모드 기준 값으로부터 특정된 정도만큼 벗어나면 전송 모드 변경이 검출되는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부피 코일 모드(CP)는 CP 모드(CP)를 포함하는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제 3 항에 있어서,
    모드 체크 시간 슬롯(mode check time slot) 동안에 결정된 복수 개의 모드 체크 부분 값들에 기초하여 모드 체크 값(MKW1, MKW2, ..., MKWi, ...)이 생성되는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 개별 현재 여기 벡터(U1, U2, U3, U4, U5 )의 자신의 복소-켤레 벡터와의 2항(dyadic) 곱셈을 통해 모드 체크 시간 슬롯 내의 복수 개의 시점들에 대하여 현재 교차-상관 행렬(KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, ...)이 먼저 계산되고, 이들 교차-상관 행렬들(KM1, KM2, KM3, KM4, KM5, ...)은 합 교차-상관 행렬(SKM1, SKM2, ...)을 형성하기 위해 합산되고, 상기 합 교차-상관 행렬(SKM1, SKM2, ...)은 그 다음에, 엘리먼트(element)들에 있어서 상기 투영 행렬(Sproj )과 곱해지고, 결과적 곱(product) 값들은 개별 모드 체크 시간 슬롯에 대하여 상기 모드 체크 값(MKW1, MKW2, ..., MKWi, ...)을 생성하기 위해 사용되는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    노출 체크 값(BKW1, BKW2, ..., BKWi, ...)이 모드 체크 시간 슬롯에 대하여 계산된 합 교차-상관 행렬(SKM 1 , SKM 2 , ...)에 기초하는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    노출 체크 값이 노출 체크 시간 슬롯 내에서 결정되는 다수 개의 고주파 노출 값들에 기초하는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    모드 체크 시간 슬롯들 또는 노출 체크 시간 슬롯들 중 적어도 하나는, 각각의 경우에, 시간 세그먼트(time segment) 내에서 상기 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )에 걸쳐서 슬라이드(slide)하는 시간 윈도우(time window)(Δt)에 의해 미리결정되는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 방법.
  12. 복수 개의 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn)을 갖는 전송 안테나 시스템(15)을 포함하는, 자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 고주파 체크 디바이스(20)로서,
    상기 고주파 체크 디바이스(20)는, 적어도,
    개별 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn) 상의 고주파 신호 세기들을 나타내는 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )을 캡쳐(capture)하기 위한 측정 값 인터페이스(measured value interface)(21), 및
    체크 신호들(KS)을 출력하기 위한 체크 신호 인터페이스(22)
    를 특징으로 하고,
    검사 대상(O)에 흡수되는 고주파 노출 값들이 미리결정된 체크 규칙들(KR)에 따라 각각의 경우에 상기 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )에 기초하여 결정되고, 적어도 하나의 고주파 노출 값에 기초하는 노출 체크 값(BKW1, BKW2, ..., BKWi, ...)이 미리결정된 제한 체크 값(GK)에 도달하거나 또는 초과한다면, 상기 고주파 전송 디바이스(10)가 자신의 기능에 있어서 제약되고, 상기 체크 규칙들(KR)이 상기 고주파 전송 디바이스(10)의 현재 전송 모드(CP)의 함수로서 미리결정되고, 그리고
    상기 고주파 전송 디바이스(10)의 개별 전송 모드(CP)가 상기 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )에 기초하여 검증되고, 전송 모드 변경이 검출되면, 상기 체크 규칙들(KR)이 변경되거나, 상기 고주파 전송 디바이스(10)를 자신의 기능에 있어서 제약시키기 위하여 적어도 하나의 체크 신호(KS)가 생성되거나, 또는 상기 체크 규칙들(KR)이 변경되고 상기 고주파 전송 디바이스(10)를 자신의 기능에 있어서 제약시키기 위하여 적어도 하나의 체크 신호(KS)가 생성되도록
    구성되고,
    상기 전송 모드(CP)의 검증 동안에, 상기 고주파 전송 디바이스(10)가 부피 코일 모드(CP)에서 동작하고 있는지 여부를 검증하는 것이 제공되고,
    상기 부피 코일 모드(CP)로부터 상기 고주파 전송 디바이스(10)의 동작의 편차를 결정하기 위해, 2차 형태들의 개별 현재 여기 벡터들(U1, U2, U3, U4, U5 )이 투영 행렬(Sproj )과의 투-웨이 곱셈을 통해 생성되고,
    상기 투영 행렬(Sproj )은 상기 부피 코일 모드에서의 동작 동안에 발생하는 여기 벡터들에 기초하여 생성되는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)의 고주파 전송 디바이스(10)를 체크하기 위한 고주파 체크 디바이스(20).
  13. 자기 공명 단층촬영 시스템(1)을 위한 고주파 전송 디바이스(10)로서,
    복수 개의 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn)을 갖는 전송 안테나 시스템(15),
    상기 전송 채널들(K1, K2, ..., Kn)을 통해 고주파 펄스들을 방출하기 위한 고주파 전력 증폭기 어레인지먼트(high-frequency power amplifier arrangement)(13), 및
    제 12 항에 따른 고주파 체크 디바이스(20)
    를 포함하는,
    자기 공명 단층촬영 시스템(1)을 위한 고주파 전송 디바이스(10).
  14. 제 13 항에 따른 고주파 전송 디바이스(10)를 포함하는 자기 공명 단층촬영 시스템(1).
  15. 컴퓨터 프로그램(computer program)을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 고주파 체크 디바이스(20)의 메모리(memory)에 직접적으로 로딩될(loaded) 수 있고, 그리고
    상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로그램이 상기 고주파 체크 디바이스(20) 내에서 실행될 때, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법의 단계들 모두를 실행시키기 위한 프로그램 코드 세그먼트(program code segment)들을 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014050640A1 (ja) * 2012-09-25 2014-04-03 株式会社東芝 磁気共鳴イメージング装置および送信制御プログラム
JP6058451B2 (ja) 2013-03-29 2017-01-11 東芝メディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴撮像装置
DE102013206325A1 (de) * 2013-04-10 2014-10-16 Siemens Aktiengesellschaft Magnetresonanzanlage mit gruppenweiser Ansteuerung von Sendeantennen
US10761155B2 (en) * 2013-07-16 2020-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Hybrid averaging method for specific absorption rate supervision
US20160313419A1 (en) * 2013-12-20 2016-10-27 Koninklijke Philips N.V. Radio frequency safety switch with adjustable switching level for mri systems
JP6325645B2 (ja) * 2016-12-07 2018-05-16 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴撮像装置、磁気共鳴撮像システム、演算装置、及び撮像支援方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050134268A1 (en) 2003-11-26 2005-06-23 Yudong Zhu Method and apparatus to generate an RF excitation consistent with a desired excitation profile using a transmit coil array
US6937015B2 (en) 2002-04-03 2005-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Method for optimizing the k-space trajectories in the location encoding of a magnetic resonance tomography apparatus
US20070024283A1 (en) * 2004-08-04 2007-02-01 Wolfgang Bielmeier Method, device and magnetic resonance tomography system for monitoring emitted RF energy
US20090108842A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Hideta Habara Magnetic resonance imaging apparatus and radio frequency pulse waveform generating method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3732365B2 (ja) 1999-09-08 2006-01-05 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 スピン励起方法および装置並びに磁気共鳴撮像装置
US7860551B2 (en) 2004-08-30 2010-12-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance diagnostic apparatus
DE102005007895B4 (de) * 2005-02-21 2016-06-30 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Kontrolle einer Hochfrequenzeinrichtung, Magnetresonanztomographiesystem und Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung
DE602006015467D1 (de) 2005-06-16 2010-08-26 Koninkl Philips Electronics Nv Hf-volumenspule mit wählbarem sichtfeld
DE102006061740A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-10 Siemens Ag Verfahren und Kontrolleinrichtung zur Kontrolle der Hochfrequenzbelastung bei einer Magnetresonanzmessung
JP5269499B2 (ja) * 2007-08-24 2013-08-21 株式会社東芝 磁気共鳴イメージング装置、ｓａｒ算出装置、磁気共鳴イメージング装置の作動方法およびｓａｒ算出方法
DE102008063630B4 (de) * 2008-12-18 2011-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Kontrolle einer Hochfrequenzsendeeinrichtung, Hochfrequenzsendeeinrichtung, Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung und Magnetresonanztomographiesystem
US8319496B2 (en) * 2009-04-01 2012-11-27 Yigitcan Eryaman Magnetic resonance method and apparatus for reducing RF heating in the patient
RU2522179C2 (ru) * 2009-04-02 2014-07-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Уменьшение sar в параллельной передаче посредством зависимого от каонного пространства выбора rf-импульсов
DE102009024077B4 (de) * 2009-06-05 2012-09-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur SAR-Überwachung bei Transmit-Array-Sendesystemen
DE102009030721B4 (de) * 2009-06-26 2013-04-04 Siemens Aktiengesellschaft SAR-Berechnung für mehrkanalige MR-Sendesysteme
DE102010011588B4 (de) * 2010-03-12 2012-04-05 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren zur Bestimmung von Sensitivitätsmatrizen für kritische Hotspots

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6937015B2 (en) 2002-04-03 2005-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Method for optimizing the k-space trajectories in the location encoding of a magnetic resonance tomography apparatus
US20050134268A1 (en) 2003-11-26 2005-06-23 Yudong Zhu Method and apparatus to generate an RF excitation consistent with a desired excitation profile using a transmit coil array
US20070024283A1 (en) * 2004-08-04 2007-02-01 Wolfgang Bielmeier Method, device and magnetic resonance tomography system for monitoring emitted RF energy
US20090108842A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Hideta Habara Magnetic resonance imaging apparatus and radio frequency pulse waveform generating method

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