KR101626379B1

KR101626379B1 - 실드에 대한 가변 거리에 대한 보상을 갖는 ｍｒ 안테나

Info

Publication number: KR101626379B1
Application number: KR1020130052216A
Authority: KR
Inventors: 루드비크 에베를러; 유르겐 니스틀러; 마르쿠스 베스터
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2016-06-01
Also published as: US20130300418A1; KR20130125734A; DE102012207722B3; US9829549B2; CN103389480A; CN103389480B

Abstract

본 발명은 자기 공명 단층촬영 디바이스(101)를 위한 전체-몸체 코일(102)에 관한 것이며, 상기 전체-몸체 코일(102)은 고주파 안테나(108)와 RF 실드(HFS) 사이에 하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터들(Ck)을 포함하며, 상기 하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터들(Ck) 각각은 상기 RF 실드(HFS)의, 상기 고주파 안테나(108)까지의 거리(H1, H2, H3)의 변화에 의해 초래되는 가변 커패시턴스를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

실드에 대한 가변 거리에 대한 보상을 갖는 ＭＲ 안테나 {MR ANTENNA WITH COMPENSATION FOR VARIABLE DISTANCE TO SHIELD}

본 발명은 자기 공명 단층촬영 디바이스(magnetic resonance tomography device) 및 MRT를 위한 전체-몸체 코일(whole-body coil)(102)에 관한 것이다.

자기 공명 단층촬영을 이용하여 대상들 또는 환자들을 검사하기 위한 자기 공명 단층촬영 디바이스들(MRT들)은 예컨대, DE10314215B4로부터 알려져 있다.

본 발명의 하나의 목적은 자기 공명 단층촬영 디바이스를 최적화하는 것이다. 이러한 목적은 독립청구항들의 특징들에 의해 달성된다. 유리한 전개들은 종속청구항들 및 상세한 설명에서 기술된다.

본 발명의 가능한 실시예들의 추가의 특징들 및 이점들은 도면의 도움으로 아래의 예시적인 실시예들의 설명으로부터 나타날 것이다.

도 1은 그레디언트 코일(gradient coil), RF 실드(shield), 및 전송 안테나(transmit antenna)를 갖는 어레인지먼트(arrangement)의 간략화된 도면이고,
도 2는 그레디언트 코일, RF 실드, 및 전송 안테나를 갖는 어레인지먼트의 추가의 간략화된 도면이고,
도 3은 MRT의 그레디언트 코일 및 안테나를 통하는 단면이고,
도 4a는 보상 커패시터(compensation capacitor)들을 갖는 본 발명의 어레인지먼트의 단면이고,
도 4b는 보상 커패시터를 갖는 본 발명의 어레인지먼트의 사시도이고,
도 5는 보상 커패시터의 효과의 예시들을 도시하고,
도 6은 MRT 시스템(system)의 개략도이다.

도 6은 (로컬 코일 어레인지먼트(local coil arrangement)(106)를 갖거나 또는 갖지 않는), 몸체, 예컨대 조사 대상(예컨대, 환자)(105)과 함께 환자 침상(104)이 이미징 프로세스(imaging process)에 의해 환자(105)의 이미지(image)들을 발생시키기 위해 화살표(z)의 방향으로 이동될 수 있는 (본 명세서에서) 실린더형 챔버(cylndrical chamber)(103)를 갖는 전체-몸체 코일(102)을 포함하는 (차폐실 또는 패러데이 케이지(Faraday cage)(F) 내에 위치된) 자기 공명 단층촬영 이미징 디바이스(MRT)(101)를 (특히 또한 백그라운드(background)로) 도시한다. 로컬 코일 어레인지먼트(106)는 본 명세서에서 환자 위에 배열되며, 이를 이용하여, 자기 공명 단층촬영 디바이스(MRT)의 (필드오브뷰(field of view) 또는 FOV로 또한 알려진) 로컬 구역에서, FOV 내, 몸체(105)의 부분의 이미지들이 발생될 수 있다. 로컬 코일 어레인지먼트(106)로부터의 신호들은, 동축 케이블(coaxial cable)을 통해 또는 무선(167) 등에 의해 로컬 코일 어레인지먼트(106)에 접속될 수 있는 MRT(101)의 예컨대, 분석 디바이스(168, 115, 117, 119, 120, 121 등)에 의해 분석(예컨대, 이미지들로 변환되거나, 저장되거나, 또는 디스플레이(display))될 수 있다.

자기 공명 단층촬영 디바이스(MRT)(101)를 이용한 자기 공명 이미징에 의해 몸체(105)(조사 대상 또는 환자)를 검사하기 위해, 그들의 시간적 그리고 공간적 특징들에 있어서 서로 정확하게 동조되는(attuned) 다양한 자기장들이 몸체(105) 상으로 비춰진다(beamed). (본 명세서에서) 터널-형상 개구(tunnel-shaped opening)(103)를 갖는 측정 캐빈(measuring cabin) 내의 강력한 자석(종종 크라이오마그넷(cryomagnet)(107))은 정적인 강한 메인 자기장(B₀)을 발생시키고, 예컨대, 0.2 테슬라(Tesla) 내지 3 테슬라 또는 심지어 그 초과가 된다. 검사될 몸체(105)는 환자 침상(104) 위에 놓이고, FOV("필드오브뷰") 내에서 대략 균질한 메인(main) 자기장(B0)의 구역 내로 이동된다. 몸체(105) 내의 원자 핵들의 핵 스핀(nuclear spin)들은, 본 명세서에서 몸체 코일(108)로서 매우 단순화된 형태(예컨대, 다수의 부분들 = 108a, 108b, 108c)로 도시된 고주파 안테나를 통해 (및/또는 만약에 있다면, 로컬 코일 어레인지먼트를 통해) 방출되는 자기 고주파 여기 펄스(high-frequency excitation pulse)들(B1(x,y,z,t))에 의해 여기된다. 고주파 여기 펄스들은 예컨대, 펄스 발생 유닛(pulse generation unit)(109)에 의해 발생되며, 상기 펄스 발생 유닛(109)은 펄스 시퀀스 제어 유닛(pulse sequence control unit)(110)에 의해 제어된다. 고주파 증폭기(111)에 의한 증폭 후에, 이들은 고주파 안테나(108)로 라우팅된다. 본 명세서에 도시된 고주파 시스템은 단지 개략적으로 예시된다. 종종, 자기 공명 디바이스(101) 내에서 이용되는 복수의 고주파 안테나들(108a, 108b, 108c), 하나보다 많은 수의 고주파 증폭기(111), 및 하나보다 많은 수의 펄스 발생 유닛(109)이 존재한다.

더욱이, 자기 공명 디바이스(101)는 그레디언트 코일들(112x, 112y, 112z)을 가지며, 이를 이용하여 자기 그레디언트 필드(magnetic gradient field)들(B_G(x,y,z,t))이, 선택된 층 여기를 위해 그리고 측정 신호의 로케이션 코딩(location coding)을 위해 측정 동안 방출된다. 그레디언트 코일들(112x, 112y, 112z)은, ― 펄스 발생 유닛(109) 같이 ― 펄스 시퀀스 제어 유닛(110)에 또한 접속되는 증폭기들(Vx, Vy, Vz)을 통해 그레디언트 코일 제어 유닛(114)에 의해 제어된다.

(조사 대상의 원자 핵들의) 여기된 핵 스핀들에 의해 방출되는 신호들은 몸체 코일(108)에 의해 및/또는 적어도 하나의 로컬 코일 어레인지먼트(106)에 의해 수신되고, 할당된 고주파 전치증폭기들(116)에 의해 증폭되며, 수신기 유닛(117)에 의해 추가로 프로세싱되고 디지털화된다(digitize). 기록된 측정 데이터(measurement data)는 디지털화되고 복소 수치값들로서 k-공간 매트릭스(k-space matrix)에 저장된다. 일단 k-공간 매트릭스가 상기 값들을 포함하면, 대응하는 MR 이미지가 다차원 푸리에 변환(multidimensional Fourier transformation)에 의해 그로부터 재구성될 수 있다.

예컨대, 몸체 코일(108) 또는 로컬 코일(106)과 같은, 전송 모드(transmit mode) 및 수신 모드 양측 모두에서 동작할 수 있는 코일에 있어서, 정확한 신호 포워딩(signal forwarding)은 업스트림 전송-수신 스위치(upstream transmit-receive switch)(118)에 의해 제어된다.

이미지 프로세싱 유닛(119)은 측정 데이터로부터, 이미지를 발생시키며, 상기 이미지는 오퍼레이터 콘솔(operator console)(120)을 통해 사용자에게 디스플레이되거나 및/또는 메모리 유닛(memory unit)(121)에 저장된다. 중앙 처리 장치(122)는 개개의 시스템 컴포넌트(component)들을 제어한다.

MR 단층촬영에서, 높은 신호대잡음비(SNR)를 갖는 이미지들이 오늘날 일반적으로, 이른바 로컬 코일 어레인지먼트들(코일들, 로컬 코일들)을 이용하여 기록된다. 이들 로컬 코일 어레인지먼트들은 몸체(105) 바로 위(전측) 또는 아래(후측), 또는 위, 또는 안에 위치되는 안테나 시스템들이다. MR 측정 동안, 여기된 핵들은 로컬 코일의 개개의 안테나들 내에 전압을 유도하고, 그 다음으로 상기 전압은 저잡음 전치증폭기(예컨대, LNA, 프리앰프(preamp))를 이용하여 증폭되고, 최종적으로 수신기 전자장치들에 포워딩된다. 이른바 높은-필드 시스템들(1.5T-12T 또는 그 초과)은 심지어 고해상도 이미지들에 대한 신호대잡음비를 개선하기 위해 이용된다. 이용가능한 수신기들보다 더 많은 개개의 안테나들이 MR 수신 시스템에 접속될 수 있다면, 스위치 매트릭스(switch matrix)(RCCS로 또한 알려짐)는 예컨대 수신 안테나들과 수신기들 사이에 설치된다. 이는 현재 활성인 수신 채널(receive channel)들(일반적으로 바로, 자석의 필드오브뷰 내에 있는 것들)을, 이용가능한 수신기들에 라우팅한다(route). 이는, 존재하는 이용가능한 수신기들보다 더 많은 코일 엘리먼트(coil element)들이 접속되는 것을 가능하게 하는데, 그 이유는 자석의 균질 볼륨 내에 또는 FoV(필드오브뷰) 내에 안착된 코일들만이 전체-몸체 커버리지의 경우에서 판독될 필요가 있기 때문이다.

예컨대, 하나의 안테나 엘리먼트 또는 복수의 안테나 엘리먼트들(특히, 코일 엘리먼트들)을 포함하는 어레이 코일(array coil)로 이루어질 수 있는 안테나 시스템은 일반적으로, 예컨대 로컬 코일 어레인지먼트(106)로서 설계된다. 이러한 개개의 안테나 엘리먼트들은 (예컨대) 루프 안테나(loop antenna)들(루프들), 버터플라이(butterfly), 플렉스 코일(flex coil)들, 또는 새들 코일(saddle coil)들로서 설계된다. 로컬 코일 어레인지먼트는 예컨대, 코일 엘리먼트들, 전치증폭기, 추가의 전자장치들(발룬(balun)들 등), 하우징(housing), 지지부들 및 일반적으로 플러그(plug)를 갖는 케이블 ― 상기 플러그에 의해 상기 케이블이 MRT 시스템에 접속됨 ― 을 포함한다. 시스템 측 상에 접속된 수신기(168)는 예컨대, 무선 등에 의해 로컬 코일(106)로부터 수신된 신호를 필터링하고(filter) 디지털화하고, 데이터를 디지털 신호 프로세싱 디바이스(digital signal processing device)에 전달하며, 상기 디지털 신호 프로세싱 디바이스는 일반적으로, 측정에 의해 획득된 데이터로부터 이미지 또는 스펙트럼(spectum)을 도출하고 이를, 예컨대, 사용자에 의한 후속 진단을 위해 및/또는 저장을 위해 사용자에게 제공한다.

진단을 위해 신뢰적인 이미지들을 획득하기 위해, MR 시스템들을 이용한 이미징에서 충분한 안정성이 중요하다. 특정한 조사 방법들은 시스템의 안정성에 대해 특히 높은 요구들을 주문한다. 예들은 기능적 이미징(FMRI) 또는 확산 텐서 이미징(diffusion tensor imaging)(DTI)을 포함한다. MR 시스템들의 공통의 그리고 유리한 설계에 있어서, RF 실드가 그레디언트 코일에 부착되거나 또는 그에 접속된다. 전송 안테나(전체-몸체 전송 안테나)는 환자의 방향으로 이러한 RF 실드 전방에 배치되며, 기계적으로 상기 RF 실드와 반드시 직접적으로 접속될 필요는 없다.

MRT의 시스템 그리고 특히 그레디언트 코일(즉, 예컨대 x-축, y-축, 및 z-축에 대한 코일들을 갖는 그레디언트 코일 시스템)은, MR 검사들 동안 웜업(warm up) 및 팽창(expand)할 수 있다. 이는 전송 안테나와 RF 실드 사이의 거리의 증가를 초래할 수 있으며, 그 결과로서 안테나의 특성들이 변화할 수 있다. 특히, 유도율(inductivity)은 필드 리플럭스(field reflux)의 단면 영역에 종속될 수 있으며, 초기 근사치에 있어서, 안테나 컨덕터(antenna conductor)들과 실드 사이의 거리에 정비례할 수 있다. 이는 주로, 안테나 엘리먼트들의 공명 주파수(그리고 따라서, 연속적인 전원(continuous power supply)의 경우에서 전류)가 변화할 수 있고, 그리고 또한 ― 더 적은 정도까지 ― 그들의 효율성(전류 마다의 B1 필드)이 변화할 수 있다는 것을 의미한다.

실드에 대한 반경방향 거리의 변화는 원주 둘레에서 균일할 수 있다. 그러나, 열적으로 불균등하게 로딩된(loaded) 횡단 그레디언트들(x 대 y)의 경우에, 실드의 각(angle)-종속 변형(타원율(ellipticity))이 발생할 수 있다. 정규의 원형-편파(circular-polarized) 안테나들에 있어서, 이는 2개의 직교 편파들에 대해 ― 상이한 이조(detuning)를 초래할 수 있거나, 또는 심지어 대응하는 피드 포트(feed port)들의 커플링(coupling)을 초래할 수 있다. 이러한 변화들은, 일반적으로 송신 증폭기와 안테나들 사이에서 스위칭되는 90° 하이브리드(hybrid)에 의해 보상되지 않는다. 그러므로, 이들 변화들은 송신 증폭기의 출력에서 나타날 수 있으며, 그의 출력 임피던스와의 상호 효과(reciprocal effect)가 B1 필드의 변화를 악화시킬 수 있다.

MRT 이미징과 관련하여, 이는 안테나(및 환자)로부터 기록된 RF 출력이 변화하고, 이에 의해, 발생된 B1 필드가 변화한다는 것을 의미한다. 많은 시퀀스들의 이미지 품질은 스핀이 여기될 때 발생된 플립각(flip angle)에 따르며; B1 필드가 변화한다면, 플립각 또한 변화하고 이에 따라 B1 필드 세기들이 변화한다. B1 필드 세기들의 절대 척도(absolute scaling)에 부가하여, 공간 분포의 변화가 플립각에서 또한 발생할 수 있다. 종합적으로, 이는 이미지 품질에 있어서의 감소들을 초래하고, 개개의 경우들에서 이는 (효과의 세기에 따라) 특정 애플리케이션(application)들이 더이상 수행가능되지 못하게 할 수 있다. 열적 드리프트(thermal drift)와 관계없이, 제조 허용한계들에 의해 초래되는 그레디언트 코일의 내측 반경들의 통계적 변동성이 또한 존재한다. 이는, 그레디언트 코일 내의 설치 다음에, 공명 주파수들 및 서브안테나들의 디커플링(decoupling)이 조정되어야 한다는 것을 의미한다.

적어도 내부적으로, 지금까지 고려되어온 가능한 해결책들은 다음과 같다:

a) RF 실드가 그레디언트 코일로부터 분리되고, 전송 안테나와 함께 기계적 유닛을 형성한다. 이는 큰 환자 직경(70㎝, "개구 구멍(Open Bore)")을 갖는 시스템들에 적용하기 어려운데, 그 이유는 그레디언트 코일과 실드 사이에서 한정된 공간이 이용가능하기 때문이다.

b) B1 필드 제어: 발생된 B1 필드가 측정되고 적합한 제어 루프("데카르트 피드백 루프(Cartesian feedback loop)")를 이용하여 일정하게 유지된다.

본 발명의 일 실시예에서, 본질적으로 그레디언트 코일(112)의 직경 변화들에 둔감한, 그러므로 RF 실드(HFS)로부터 고주파 코일 시스템(108)까지의 거리들(H1, H2, H3)의 변화들(상이한 위치들에서 가변할 수 있음)에 둔감한 안테나 어레인지먼트가 제안된다.

적어도 내부적으로, 극도의 조건들 하에서 그레디언트 코일의 직경이 예컨대, 약 1㎜ 만큼 변화될 수 있다는 것이 측정 데이터로부터 알려졌다. 절대 직경에 관한 변화가 0.2 퍼센트(percent) 미만일지라도, 중요한 것은, 예컨대, 구역 내에서 1-3 퍼센트의, RF 실드로부터 (그레디언트 코일 상에 장착된) HF 전송 안테나까지의 거리에 관한 변화이다.

도 1은 그레디언트 코일(112), (상기 그레디언트 코일(112) 상에 장착된) RF 실드(HFS), 및 HF 전송 안테나(108)를 갖는 MRT 몸체 코일 어레인지먼트(102)의 도면을 간략화된 형태로 (도 1의 좌측 상에 단면도로, 그리고 도 1의 우측 상에 사시도로) 도시한다.

도 2는, 본 명세서에서 커패시터들(Ko)에 의해 각각 접속되고, 요구되는 공명 주파수로 튜닝되는(tune), MRT(101)의 전체-몸체 안테나 어레인지먼트(102)(버드케이지(birdcage))의 로드(rod)들(St) 및 페룰 세그먼트(ferrule segment)들(Er)을 도시한다. 커패시터들(Ko)은 로드들(St) 내에 및/또는 페룰 세그먼트들(Er) 사이에 위치된다.

도 3은 좌측 상에, (방사상으로, 외측으로부터 내부로) 전체-몸체 안테나 어레인지먼트(102)를 관통하는 단면으로, MRT의 그레디언트 코일(112), 상기 그레디언트 코일(112) 상에 배치된 RF 실드(HFS), 및 HF 안테나(108)의 (하나 또는 둘 이상의 부분들로 이루어진) (부분적으로 도시된) 페룰들(Er) 및 로드(St)를 도시한다. 도 3의 우측 상에, HF 안테나(108)의 로드의 로드 부분들(St) 및 페룰 부분들(Er) 사이의 커패시터들(Ko)의 부분적 사시도가 도시된다.

도 4a는 개략적으로, 간략화된 형태로, (그레디언트 코일(112)에 부착된 및/또는 그 위에 장착된 및/또는 그에 고정된) RF 실드(HFS)와 HF 코일 시스템(108) 사이의 본 발명의 보상 커패시터들(Ck)을 도시하고, 도 4a의 좌측은 이들을 개략적으로, 조절가능 커패시터의 회로도로서 도시하고, 도 4a의 우측은 이들을, 예시로서, 2개의 플레이트(plate)들(P1 및 P2)을 갖는 플레이트 커패시터로서 도시하며, 이때 플레이트들 사이의 거리는 도 4에서 h로서 라벨링된다(label).

그러므로, (전체-몸체) 안테나(102)에는 본 명세서에서, 하나 또는 둘 이상의 독창적으로 설계된 보상 커패시터들(Ck)(거리 변화들에 의해 초래되는 발진 회로에서의 변화들을 보상하기 위해 이용될 수 있는 커패시터들)가 보충되며,

-- 상기 보상 커패시터들(Ck)은 HF 안테나(108)와 RF 실드(HFS) 사이에 배치되고,

-- 상기 보상 커패시터들(Ck)은 (각각의 경우에서) "조절가능" 커패시터를 형성하여서, 그레디언트 코일(112)에서의 기계적 변화들(동작 등을 통해 가열될 때의 열 팽창들 및 그러므로 거리(H)의 변화들)이 적어도 부분적으로 보상되며,

-- 예컨대, 도 4a의 우측 상에 도시된 바와 같이, 상기 보상 커패시터(Ck)는 (각각의 경우에서) 플레이트 커패시터들로서 설계될 수 있으며, 여기서 보상 커패시터(Ck)의 커패시턴스(capacitance)의 변화는 각각의 경우에 오로지, HF 코일(108)로부터 (그레디언트 코일 상에 장착된) RF 실드(HFS)까지의 거리(H1, H2, H3, ...)의 변화로부터 초래될 수 있으며, 그러므로 거리들(H1, H2, H3)의 열-관련 변화들에 대한 보상은 각각, (RF 실드(HFS) 및 HF 스풀(spool) 어레인지먼트로부터의, 그리고 예컨대, HF 안테나(108)의 엘리먼트(St, Er)에 의해 규정된) 구역 내에서 독립적으로 발생할 수 있고, 기타등등이 있고 - 또한, (RF 실드(HFS) 및 HF 스풀 어레인지먼트로부터의, 그리고 예컨대, HF 안테나(108)의 엘리먼트(St, Er)에 의해 규정된) 구역 내에서 각각, 거리들(H1, H2, H3)의 가변-크기 열-관련 변화들에 대한 보상이 발생할 수 있다.

안테나(112)의 각각의 선형으로 분극된(linearly polarized) 서브시스템(subsystem)에 있어서, 적어도, 예컨대 2개의 보상 커패시터들(Ck)이 제공될 수 있으며; 예컨대, 본 명세서에서 페룰 세그먼트(Er) 마다 최대 하나의 보상 커패시터(Ck)가 존재할 수 있다.

본 명세서에서, 이러한 보상 커패시터들(Ck)(예컨대, 플레이트 거리(h)를 갖는, 플레이트들(P1 및 P2)을 가짐)은, 실드(HFS)로부터의 (HF 코일(108)의) 안테나 엘리먼트들(St, Er)의 거리(H1, H2, H3)가 증가함에 따라, 각각의 경우에서, (거의) (예컨대, HFS 및 108의) 증가되는 인덕턴스(inductance)가 보상되는 양만큼 그들의 커패시턴스가 감소되도록 및/또는 (버드케이지의 또는 108의) 공명 주파수가 일정하게 유지되도록 설계된다. 그러므로 본 명세서에서, 상대적 거리 변화(dh/h)의 경우에, 상대적 유도율 변화(dL/L - dh/h)는 상대적 커패시턴스 변화(dC/C =-dL/L ~ -dh/h)에 의해 보상된다.

현실적인 이유들로, 단지 전체 공명 커패시턴스(C)의 부분만을 보상 커패시터(Ck)로서 설계하는 것이 편리할 수 있다. 그 다음으로, 이는 대응적으로 더 큰 상대적 변화(dCk/Ck =C/Ck * dC/C ~ -C/Ck * dh/h)를 경험해야 한다.

이는, 보상 커패시터(Ck)의 적어도 하나의 플레이트(P1, P2)가 HF 안테나의 엘리먼트(Er, St)로서 및/또는 RF 실드(HFS) 상에 장착된 커패시터 플레이트(P1, P2)로서 설계된다는 점에서 달성될 수 있으며, 이는 보상 커패시터의 다른 플레이트까지의 (RF 실드 및 HF 스풀 시스템 서로에 대해서와 같이) 거리(h)의 동일한 절대적 또는 상대적 거리 변화(dh)를 경험하지만, RF 실드(또는 HF 안테나)에 (RF 실드 및 HF 코일로부터의 거리(H) 보다) 더 가까이 (거리 hk < h) (예컨대, 고정, 지지부 등을 이용하여) 부착된다. 이는, 거리(hk)의 선택에 대해 기준(hk ~ h * Ck/C)을 초래한다.

예컨대, 전체적인 커패시턴스의 절반이 플레이트들을 통해 적용된다면, 이들은 HF 안테나의 라이브 컨덕터(live conductor)들로서 RF 실드로부터의 거리의 거의 절반에 위치될 수 있다.

TEM 공명기(resonator)의 경우에, 공명 커패시턴스는 예컨대, 실드의 표면과 로드들의 단부들 사이에 위치되며, 여기서, 고정된 커패시터들 상의 전압은 보상 커패시터들 상의 전압과 동등하다.

그러나, 버드케이지에서, 커패시터들은 예컨대, 직렬 커패시턴스로서 설계되며, 상기 직렬 커패시턴스는 페룰들(하이-패스(high-pass)) 내 및/또는 로드들(로우-패스(low-pass)) 내 전류 흐름들 내로 도입된다. 보상 프로세스가 또한 이러한 경우에서 이용될 수 있다. 그 다음으로, 보상 커패시터들에 대한 값들을 추정할 때, 커패시터들의 영향은, 저장된 에너지(energy)에 따라, 그러므로 적용된 전압의 제곱에 따라 가중된다는 것이 고려되어야 한다: dCkl/k = -dL/L * (u1²C1 + u2²C2 + ... uk²Ck) / (uk²Ck).

정확한 치수결정(dimensioning)은 수치 계산 프로세스들(예컨대, 유한 엘리먼트들, 섭동(perturbation))을 이용하여 수행될 수 있다.

다중채널 제어가능 안테나(예컨대, TX 어레이에 대한 디제너레이트(degenerate) 버드케이지)에 있어서, 커패시터들 상의 전압들은 예컨대, 선택된 모드(m)에 따른다. 각각의 전송 모드에 있어서, 모든 수반되는 커패시턴스들(Cn)의 에너지들(un(m)²Cn)은 합산되고, 따라서, 각각의 모드가 개별적으로 보상되도록, 보상 커패시터들의 크기 및 거리가 치수결정된다.

HF 안테나의 튜닝은, 그레디언트 코일의 직경의 변화들에 대한 그의 민감도를 잃게 하거나 또는 감소시킬 수 있다. 따라서, 심지어 그레디언트 코일이 가열될 때에도, 공명 주파수, 서브시스템들의 디커플링, 및 흡수되는 전력은 일정하게 유지될 수 있다. 발생된 B1 필드, 따라서 플립각은 검사들의 지속시간 동안 거의/사실상 일정하게 유지될 수 있다. 시간적 안정성 및 이미지 품질이 개선될 수 있다.

그레디언트 코일 내의 설치 후, 안테나의 시간-소비적인 개개의 튜닝이 감소되거나 생략될 수 있다.

도 5의 상부 및 하부의 그래프(graph)들은, 그레디언트 코일의 반경 변화(

(㎜ 단위))의 함수로서, 안테나의 주파수 변동(

(㎒ 단위))으로서, 적어도 하나의 보상 커패시터의 가능한 효과를 도시한다.

(보상 커패시터를 이용하지 않은) 도 5의 상부의 예에서, +- 1㎜의 그레디언트 코일의 반경 변화를 갖는 조사된 구성에 있어서, 안테나의 공명 주파수는 +- 1㎒를 다소 초과하는 만큼 변화한다. (보상 커패시터들을 이용한) 도 5의 하부의 예는, 주파수 변화에 있어서 뚜렷한 감소를 도시한다. 0.5㎜까지의 반경 변화들에 있어서, 이러한 주파수 변화는 50㎑보다 적게 유지되고; 이 밖에 단지 0.4㎒까지의 변화들만이 발생한다.

Claims

자기 공명 단층촬영 디바이스(magnetic resonance tomography device)(101)를 위한 전체-몸체 코일(whole-body coil)(102)로서,
상기 전체-몸체 코일(102)은 고주파 안테나(high-frequency antenna)(108) 및 RF 실드(shield)(HFS) 사이에 하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터(compensation capacitor)들(Ck)을 포함하고,
상기 하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터들(Ck) 각각은, 상기 고주파 안테나(108)까지의 상기 RF 실드(HFS)의 거리(H1, H2, H3)의 변화에 의해 초래되는 가변 커패시턴스(variable capacitance)를 갖고,
적어도 2개의 보상 커패시터들(Ck)이 HF 안테나의 각각의 선형으로 분극된 서브시스템(linearly polarized subsystem)에 제공되는,
전체-몸체 코일.
제 1 항에 있어서,
상기 RF 실드(HFS)는 그레디언트 코일(gradient coil)(112)에 배열되거나, 상기 그레디언트 코일(112) 상에 장착되거나 또는 상기 그레디언트 코일(112)에 고정되고,
상기 고주파 안테나(108)까지의 상기 RF 실드(HFS)의 거리(H1, H2, H3)는 또한 상기 그레디언트 코일(112)의 팽창(H1, H2, H3) 동안 유리하게 변화하는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터들(Ck)은 각각의 경우에 플레이트 커패시터(plate capacitor)들(P1, P2)로서 설계되는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터들(Ck)은, 각각의 경우에서 플레이트들(P1, P2)이 서로에 대한 거리(h)를 갖는 플레이트 커패시터들(P1, P2)로서 각각 설계되고,
상기 거리(h)는, 각각의 경우에, 상기 그레디언트 코일(112)의 팽창 또는 상기 고주파 안테나(108)의 엘리먼트(element)(Er, St)까지의 상기 RF 실드(HFS)의 거리(H1, H2, H3)의 거리 변화 중 적어도 하나에 의해 변화될 수 있는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전체-몸체 코일(102)은 복수의 보상 커패시터들(Ck)을 포함하고,
상기 복수의 보상 커패시터들(Ck) 각각은, 복수의 구역들에서, 가열의 결과로서 팽창(H1, H2, H3) 할 수 있는 그레디언트 코일(112)로부터 고주파 안테나(108)까지의 다수의 변화하는 거리들(H1, H2, H3)에 따라 변화하는 다수의 커패시턴스들을 갖는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
보상 커패시터(Ck)의 커패시턴스는 각각의 경우에서, 단지, 상기 고주파 안테나(108)의 엘리먼트(Er, St)까지의 상기 RF 실드(HFS)의 거리(H1, H2, H3)의 거리 변화에 기초하여서만 변화될 수 있는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고주파 안테나(108)의 엘리먼트(St, Er)로부터 상기 RF 실드(HFS)까지의 거리(H1, H2, H3)가 증가한다면, 인덕턴스(inductance)(HFS/108)에 있어서의 임의의 증가가 완전히 또는 부분적으로 보상되는 범위까지 보상 커패시터(Ck)의 커패시턴스가 감소되도록, 상기 보상 커패시터(Ck)가 설계되는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고주파 안테나(108)의 전체 공명 커패시터(Ck, Ko)의 일부분만이 보상 커패시터들(Ck)의 형태로 설계되는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터들(Ck) 각각은, 상기 고주파 안테나(108)의 엘리먼트(St, Er)에 부착되거나 접속된 용량성 플레이트(P1), 또는 상기 RF 실드(HFS) 또는 그레디언트 시스템(gradient system)(112)에 부착되거나 또는 접속된 용량성 플레이트(P2) 중 적어도 하나를 갖는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
하나 또는 둘 이상의 보상 커패시터들(Ck) 각각은, 상기 고주파 안테나(108)의 엘리먼트(St, Er)에 부착된 용량성 플레이트(P1)를 갖고,
상기 용량성 플레이트(P1)는 상기 고주파 안테나(108)보다 고주파 실드(HFS)에 더 가까이 부착되거나, 또는 상기 RF 실드(HFS)보다 상기 고주파 안테나(108)에 더 가까이 부착되는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
보상 커패시터들(Ck)은, 팩터(factor) 또는 상기 팩터의 상호 값(reciprocal value)만큼 고주파 안테나(108)의 엘리먼트들보다 상기 RF 실드(HFS)로부터 덜 멀리 위치되고,
상기 팩터는, 고주파 안테나(108) 또는 무선 주파수 실드(HFS) 중 적어도 하나의 전체 공명 커패시턴스의 비율로서 상기 보상 커패시터들(Ck)의 커패시턴스에 대응하는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
TEM 공명기(resonator)의 형태의 자기 공명 단층촬영 디바이스(101) 내에서, 고주파 실드(HFS) 또는 고주파 안테나(108) 중 적어도 하나의 공명 커패시턴스는 로드(rod)들의 단부들과 상기 RF 실드의 표면 사이에 위치되고, 로드들(St)과 페룰 세그먼트(ferrule segment)들(Er) 사이의 커패시터들(Ko) 상의 전압은 상기 보상 커패시터들(Ck) 상의 전압과 동일한,
전체-몸체 코일.
제 12 항에 있어서,
버드케이지(birdcage)의 형태의 자기 공명 단층촬영 디바이스(101) 내에서, 상기 보상 커패시터들(Ck)은, 상기 로드들 또는 상기 페룰 세그먼트들 중 적어도 하나 내의 전류 흐름 내로 도입되는 직렬 커패시턴스로서 설계되는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
다중채널 제어가능 HF 안테나(multichannel controllable HF antenna)(108)에서, 상기 보상 커패시터들(Ck) 상의 전압들은 선택된 전송 모드(transmit mode)에 따르고,
각각의 전송 모드에 있어서, 상기 보상 커패시터들(Ck)의 표면들, 거리들(h, H1, H2, H3), 또는 모든 수반되는 커패시턴스들(Cn)의 합산의 에너지(energy)들(un(m)² Cn) 중 적어도 하나는, 각각의 전송 모드가 별개로 보상되도록 치수결정되는,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
HF 전송 안테나(108)까지의 상기 RF 실드(HFS)의 거리(H1, H2, H3) 또는 보상 커패시터(Ck)의 플레이트들(P1, P2)의 서로에 대한 거리 중 적어도 하나는 각각의 경우에서 1 내지 3 퍼센트(percent) 만큼 변화할 수 있는,
전체-몸체 코일.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
하나의 보상 커패시터(Ck)의 최대치는 상기 자기 공명 단층촬영 디바이스(101)의 버드케이지 안테나의 각각의 페룰 세그먼트를 위해 이용가능한,
전체-몸체 코일.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 전체-몸체 코일(102)을 갖는,
자기 공명 단층촬영 디바이스(101).