KR101734142B1

KR101734142B1 - Ｍｒｔ 시스템 내의 ｍｒｔ 로컬 코일 위치 검출

Info

Publication number: KR101734142B1
Application number: KR1020130004355A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 비베르
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20130084620A; CN103207375A; US20130181715A1; CN103207375B; DE102012200600A1; US10281533B2

Abstract

본 발명은 부가적인 대상(LA, WS, 104, 101)의 위치(x_LA, y_LA, z_LA)에 대한 제 1 대상(106)의 위치(x_RFID, y_RFID, z_RFID)를 검출하기 위해 위치결정 디바이스를 이용하여, RFID에 의한 MRT 로컬 코일 위치결정을 가능하게 하며, 상기 위치결정 디바이스는, 상기 제 1 대상(106) 상에 배열된 적어도 하나의 RFID 태그(A-Q) 및/또는 상기 부가적인 대상(WS, 104, 101) 상에 배열된 적어도 하나의 RFID 리더(LA)를 포함한다.

Description

ＭＲＴ 시스템 내의 ＭＲＴ 로컬 코일 위치 검출 {MRT LOCAL COIL POSITION DETECTION IN AN MRT SYSTEM}

본 발명은 MRT 시스템(system) 내의 적어도 하나의 MRT 로컬 코일(local coil)의 위치를 검출하기 위한 디바이스(device)들 및 방법들에 관한 것이다.

자기 공명 토모그래피(tomography)에 의해 환자들 또는 대상들을 검사하기 위한 자기 공명 디바이스들(MRTs)은 예컨대, US7696754B2, DE102009021026A1, DE102009018282A1, DE102009004448A1, 및 CN101887108A로부터 알려져 있다.
핵 스핀(nuclear spin) 토모그래피에서, 로컬 코일들은 테이블(table)(PTAB) 상에 위치된다.
워크플로우(workflow)를 개선하기 위해, MRT 시스템은 이미징(imaging)을 이용하여 검사될 환자의 ROI(Region of interest(관심 영역))를 자기 균질성 볼륨(magnetic homogeneity volume)(FoV)의 중앙으로 자동으로 이동시켜야 하며, 거기에서 ROI의 이미징 MRT 검사를 시작해야 한다. 이를 위해, ROI가 테이블 상에 위치되는 곳이 알려져야 한다.
특정 로컬 코일들의 경우에 있어서, 관심 영역(ROI)은 대체로 로컬 코일 그 자체에 의해 규정된다(예컨대, 흉부 코일의 경우, 흉부 구역이 검사됨). 그러므로, 로컬 코일 그 자체가 ROI에 대한 정보로서 이용될 수 있다. 시스템은, 예컨대 로컬 코일 식별을 통해, 어느 로컬 코일이 접속되는지를 알지만, 이러한 로컬 코일이 테이블 상에 위치된 곳을 반드시 항상 정확하게 아는 것은 아니다.
테이블 상에서의 위치결정 후에 테이블의 제 1 움직임이 환자를 측정 볼륨(FoV) 내로 이동시키는 적어도 내부적으로 알려진 방법들은 기계적 코딩(coding)에 기초한다. 이는, 예컨대 흉부 코일에 대해, 홀(hole)들/슬릿(slit)들이 환자 테이블(PTAB)에 표시되고, 작은 "러그(lug)"를 이용하여 로컬 코일이 테이블의 홀에 위치되어야 하도록, 로컬 코일이 기계적으로 형상화된다는 것을 의미한다. 로컬 코일의 검출(식별)에 의해, 시스템은 그 다음으로, 테이블 상의 로컬 코일의 고정된 위치를 채택하고, 이는 (예컨대, 테이블의 단부로부터의 거리로서) 소프트웨어 파일(software file)에 표시된다. 그러므로, PTAB 움직임(PTAB가 이동해야 하는 곳)에 관한 정보는 로컬 코일 식별, 기계적 코딩, 및 소프트웨어 정보의 조합으로부터 획득된다.
이러한 구현은 아래의 단점들을 가질 수 있다:
- PTAB 상에 위치된 로컬 코일들은 예컨대, 흉부 코일의 경우에 비교적 클 수 있으며, 그들의 z 위치에 있어서 작은 기계적 유지(retention) 디바이스들에 의해서만 규정될 수 있다. 이러한 단점들은 다음의 것들로 인한 것이다:
- 비교적 큰 부분을 작은 홀에 넣는 것은 어렵다.
- 로컬 코일이 부정확하게 위치되기 쉽고 기계적 코딩이 올바르게 작용하지 않기 쉽다. 그 다음으로, 시스템은 환자를 차선의(suboptimal) 위치로 이동시킨다.
- 몇몇 애플리케이션(application)들에 대해, 단지 하나의 기계적으로 고정된 미리결정된 포인트(point)에서의 위치결정이 불리할 수 있는데, 그 이유는 다음과 같다:
- 환자들의 상이한 몸체 크기들에 의해, 예컨대 무릎들이 다소 상이한 z 위치들에서 멈출 수 있다.
- 예컨대: 매우 큰 여성들의 경우, z 방향에서의 흉부 코일의 보다 유연한 위치결정이 환자에게 보다 큰 안락함을 초래할 수 있다.
일반적으로, 기계적 코딩의 개념은, 환자가 로컬 코일의 미리규정된 위치에 관하여 테이블 상에 위치되어야 하고, 환자 안락함의 관점 또는 워크플로우의 관점에서 환자의 위치결정은 덜 가능하다는 단점을 가질 수 있다. 이는, 예컨대 환자가 테이블 상에 누운 후에 정확히 무릎이 위치되는 곳이 확실히 명백해지는 무릎 코일의 경우에 적용된다. 이러한 애플리케이션에 대해서도 또한, 코일 위치의 동시 검출과 함께 기계적 마커(marker)들에 보다 독립적으로 코일을 위치시키는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 목적은 로컬 코일 위치 검출을 더 최적화하는 것이다. 이러한 목적은 적어도 내부적으로 알려진 해결책들에 대한 대안적인 방식으로 독립 청구항들의 각각의 특징부들에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 종속 청구항들 및 서술에서 보여진다.
본 발명의 가능한 실시예들의 부가적인 특징들 및 이점들은 도면에 기초하여 예시적인 실시예들의 아래의 설명으로부터 알려진다.

도 1은 특히, RFID 신호들을 위한 리더(reader) 안테나(antenna) 및 RFID 신호들의 송신을 위한 몇몇 RFID 안테나들 각각이고,
도 2는 리더 안테나(들) 및 RFID 안테나들의 몇몇 가능한 공간적 위치들/어레인지먼트(arrangement)들이고,
도 3은 몇몇 RFID 전송 시스템들을 갖는 환자 테이블 및/또는 척주(vertebral column) 코일 위에 RFID 리더 디바이스를 갖는 로컬 흉부(chest) 코일이고,
도 4는 몇몇 RFID 전송 시스템들을 갖는 환자 테이블 및/또는 척주 코일 위의 로컬 손목(wrist) 코일이고,
도 5는 몇몇 RFID 전송 시스템들을 갖는 환자 테이블 및/또는 척주 코일 위의 로컬 전측(anterior) 코일이고,
도 6은 개략적 표현의, 리더 디바이스에 가장 가까운 RFID 칩(chip)/RFID 전송 시스템에 대한 정확한 탐색을 위한 전력 스위프(power sweep)이고,
도 7은 개략적 표현의 MRT 시스템이다.

도 7은 (로컬 코일 어레인지먼트(106)를 갖고 또는 로컬 코일 어레인지먼트(106) 없이) (예컨대, 환자의) 검사를 위한 예컨대, 대상의 몸체(105)와 함께 환자 테이블(104)이, 이미징 방법에 의해 환자(105)의 기록들을 발생시키기 위해 화살표(z)의 방향으로 이동될 수 있는, 튜브(tube)형 공간(103)을 갖는 전체-몸체(whole-body) 코일(102)을 갖는 (차폐된 방(screened room) 또는 패러데이 케이지(Faraday cage)(F) 내의) 이미징 자기 공명 토모그래프 MRT(101)를 (특히 또한 기술적 배경으로서) 도시한다. 여기서, 로컬 코일 어레인지먼트(106)는 환자 상에 배열되고, 이를 이용하여, 몸체(105)의 부분적 영역의 기록들이 MRT의 FOV(필드 오브 뷰로 또한 지칭됨)의 로컬 영역에서 발생될 수 있다. 로컬 코일 어레인지먼트(106)의 신호들은 동축 케이블(cable)을 통해서 또는 무선(167) 등에 의해 로컬 코일 어레인지먼트(106)에 접속될 수 있는 MRT(101)의 예컨대, 평가 디바이스(168, 115, 117, 119, 120, 121 등)에 의해 평가될 수 있다(예컨대, 이미지들로 변환되거나, 저장되거나 또는 디스플레이(display)됨).
자기 공명 이미징에 의해 자기 공명 토모그래프 MRT(101)를 이용하여 몸체(105)(검사 대상 또는 환자)를 검사하기 위해, 시간순서적이고(chronological) 공간적인 특성들의 측면에서 서로 정확하게 조화된(in tune with) 다양한 자기장들이 몸체(105) 상에 방사된다. 여기서 터널-형상 개구(103)를 갖는 측정 캐빈(measuring cabin) 내의 강한 자석(종종 크라이오마그넷(cryomagnet)(107))은 정적인 강한 메인 자기장(B₀)을 발생시키고, 상기 메인 자기장(B₀)은 예컨대, 0.2 테슬라(Tesla) 내지 3 테슬라이거나 또는 심지어 보다 높다. 환자 테이블(104) 상에서 지지되는, 검사를 위한 몸체(105)는 필드 오브 뷰(FoV)의 메인 자기장(B₀)의 보다 더 또는 보다 덜 균질한 영역으로 이동된다. 몸체(105)의 원자 핵들의 핵 스핀의 여기가 자기 고주파 여기 펄스(excitation pulse)들(B1(x, y, z, t))을 통해 발생하고, 상기 자기 고주파 여기 펄스들(B1(x, y, z, t))은 (예컨대, 다수부분 = 108a, 108b, 108c) 몸체 코일(108)로서 여기서 매우 간략하게 도시된 고주파 안테나(및/또는 필요하다면, 로컬 코일 어레인지먼트)를 통해 방사된다. 고주파 여기 펄스들은 예컨대, 펄스 발생 유닛(unit)(109)에 의해 발생되고, 상기 펄스 발생 유닛(109)은 펄스 시퀀스(sequence) 제어 유닛(110)에 의해 제어된다. 고주파 증폭기(111)에 의한 증폭 후에, 상기 고주파 여기 펄스들은 고주파 안테나(108)로 라우팅된다(routed). 여기서 디스플레이된 고주파 시스템은 단지 개략적으로 표시되었다. 종종 하나보다 많은 수의 펄스 발생 유닛(109), 하나보다 많은 수의 고주파 증폭기(111), 및 몇몇 고주파 안테나들(108a, 108b, 108c)이 자기 공명 디바이스(101)에서 이용된다.
더욱이, 자기 공명 디바이스(101)는 그레디언트 코일(gradient coil)들(112x, 112y, 112z)을 갖고, 이를 이용하여, 측정된 신호의 공간적 인코딩(encoding)을 위한 그리고 선택적인 계층 여기를 위한 자기 그레디언트 필드들이 측정 동안 방출된다. 그레디언트 코일들(112x, 112y, 112z)은 그레디언트 코일 제어 유닛(114)에 의해 제어되고, 상기 그레디언트 코일 제어 유닛(114)은 펄스 발생 유닛(109)처럼 펄스 시퀀스 제어 유닛(110)에 접속된다.
(검사를 위한 대상의 원자 핵들의) 여기된 핵 스핀에 의해 방출된 신호들은 몸체 코일(108) 및/또는 적어도 하나의 로컬 코일 어레인지먼트(106)에 의해 수신되고, 전용의 고주파 전치증폭기들(116)에 의해 증폭되며, 수신기 유닛(117)에 의해 처리되고 디지털화된다(digitized). 기록된 측정 데이터(data)는 디지털화되고 k-공간 매트릭스(matric)에 복소 수치 값들로서 저장된다. 연관된 MR 이미지는 다차원 푸리에(Fourier) 변환에 의해 할당된 값들을 이용하여 k-공간 매트릭스로부터 재구성될 수 있다.
예컨대, 몸체 코일(108) 또는 로컬 코일(106)과 같은, 전송 및 수신 모드 양측 모두에서 동작될 수 있는 코일에 있어서, 올바른 신호 라우팅은 업스트림(upstream) 전송-수신 스위치(switch)(118)에 의해 조절된다.
이미지 처리 유닛(119)은 측정된 데이터로부터 이미지를 생성하고, 상기 측정된 데이터는 제어 패널(panel)(120)을 통해 사용자에게 보여지거나 그리고/또는 저장 유닛(121)에 저장된다. 중앙 컴퓨터(computer) 유닛(122)은 개개의 시스템 컴포넌트(component)들을 제어한다.
MR 토모프래피에 있어서, 오늘날 높은 신호대잡음비(SNR)를 갖는 이미지들은 일반적으로 이른바 로컬 코일 어레인지먼트들(코일들, 로컬 코일들)을 이용하여 기록된다. 이들은 바로 가까이에서, 몸체(105) 상(전측)에 또는 몸체(105) 아래(후측)에 또는 몸체(105) 상에 또는 몸체(105) 내에 부착될 수 있는 안테나 시스템들이다. MR 측정에 있어서, 로컬 코일의 개개의 안테나들의 여기된 핵들은 전압을 유도하고, 상기 전압은 그 다음으로, 저잡음 전치증폭기(예컨대, LNA, 프리앰프(preamp))를 이용하여 증폭되고, 그 다음으로, 수신 전자장치들에 전달된다. 고해상도 이미지들에서의 신호대잡음비를 개선하기 위해서 또한, 이른바 고-필드(high-field) 시스템들이 이용된다(1.5T-12T 또는 그 초과). 존재하는 이용가능한 수신기들보다 많은 개개의 안테나들이 MR 수신 시스템에 접속될 수 있다면, 예컨대 (RCCS로 또한 불리는) 스위치 매트릭스가 수신 안테나들과 수신기 사이에 설치된다. 이는 현재 활성인 수신 채널들(일반적으로, 직접적으로 자석의 필드 오브 뷰 내에 있는 것들)을 이용가능한 수신기들에 라우팅한다. 이는 이용가능한 수신기들보다 많은 코일 엘리먼트(element)들이 접속되는 것을 가능하게 하는데, 그 이유는 전체(full) 몸체 커버리지(coverage)의 경우에 자석의 균질성 볼륨 내에 또는 FoV(필드 오브 뷰) 내에 있는 코일들만이 판독될 필요가 있기 때문이다.
예컨대, 일반적으로 안테나 시스템은, 예컨대, 하나의 안테나 엘리먼트로 이루어질 수 있는 로컬 코일 어레인지먼트(106)로서, 또는 몇몇 안테나 엘리먼트들(특히, 코일 엘리먼트들)의 어레이(array) 코일로서 기술된다. 이들 개개의 안테나 엘리먼트들은 예컨대, 루프(loop) 안테나들(루프들), 버터플라이(butterfly), 플렉스(flex) 코일들, 또는 안장(saddle)-형상 코일들로서 설계된다. 로컬 코일 어레인지먼트는 예컨대, 코일 엘리먼트들, 전치증폭기, 부가적인 전자장치들(씨스파 차단기(sheath wave blocker) 등), 하우징(housing), 지지부들, 및 일반적으로 플러그(plug)를 갖는 케이블을 포함하며, 상기 플러그에 의해 상기 케이블이 MRT 시스템에 접속된다. 시스템측 상에 부착된 수신기(168)는 예컨대, 무선 등에 의해 로컬 코일(106)로부터 수신된 신호를 필터링(filtering) 및 디지털화하고, 데이터를 디지털 신호 처리 디바이스에 전달하며, 상기 디지털 신호 처리 디바이스는 일반적으로, 측정을 통해 획득된 데이터로부터 이미지 또는 스펙트럼(spectrum)을 도출하고, 예컨대, 사용자에 의한 후속 진단 및/또는 저장을 위해 이를 사용자가 이용가능하게 만든다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명한다.
RFID에 의한 제 1 이동 대상(106)의 위치(x_RFID, y_RFID, z_RFID)의 검출, 특히 RFID 기술에 의한 로컬 코일(106)의 형태에서 제 1 이동 대상의 위치(x_RFID, y_RFID, z_RFID)의 검출을 위한 위치결정 디바이스들(LA, A-Q, 110) 및 방법들은, 환자(105)와 함께 환자 테이블(104)의, MRT(101)의 자석의 보어(bore)(103) 내로의 삽입 전에 또는 삽입 동안 또는 삽입 후에 권장된다.
이러한 목적을 위해, (부가적인 대상에서, 여기서는 즉) 환자 테이블(104) 및/또는 (환자 테이블(104) 내의/환자 테이블(104) 상의) 로컬 척추(spine) 코일에 및/또는 MRT 시스템(101)의 보어(103)에, 예컨대, (예컨대, 본질적으로 그 자체로 알려진 그리고 아래에서 RFID 태그(tag)들 또는 RFID 송신기들로 또한 지칭되는) RFID 칩들의 어레이(예컨대, 적어도 하나의 방향(z)으로 연속하여 배열된 몇몇)(A-D/A-H/A-Q)는 각각 여기서 RFID 송신에 적합한 안테나(RFID-At)와 함께 배열되었다.
MRT 로컬 코일(106) 상의 (그러므로, 예컨대, 상기 MRT 로컬 코일(106) 내에 설치되는 또는 표면에 붙는 또는 그렇지 않으면 부착되는 등의) 로컬 코일 위치결정 시스템(LG, A-Q)은 적어도 하나의 RFID 리더(LG) 및 적어도 하나의 RFID 송신기/RFID 태그(A-Q), 예컨대 RFID 리더(LG) 및 몇몇 RFID 송신기들/RFID 태그들(A-Q), 또는 몇몇 RFID 리더들(LG) 및 RFID 송신기/RFID 태그(A), 또는 몇몇 RFID 리더들(LG) 및 몇몇 RFID 송신기들/RFID 태그들(A-Q)을 포함할 수 있다.
로컬 코일(106)이 환자 테이블(104) 상에 및/또는 (환자 테이블 상의 또는 환자 테이블 내의) 로컬 척추 코일(WS) 상에 놓인다면, 로컬 코일(106) 내의 리더 안테나(LA)는 안테나(RFID-At)를 통해 RFID 칩들(A, B, C, D)에 의해 각각 전송된 RFID 식별 정보(RFID 칩(A)으로부터의 RFID 정보 A, RFID 칩(B)으로부터의 RFID 정보 B, RFID 칩(C)으로부터의 RFID 정보 C, RFID 칩(D)으로부터의 RFID 정보 D)를 판독하도록 시도한다. 특히, RFID 칩들(RFID 트랜스폰더들)은, (호출기(interrogator) = ) 리더(LA)로부터의 무선 신호들로부터 그들의 에너지(energy)를 획득하는 반(semi)-능동 RFID 트랜스폰더(transponder)들 또는 수동 RFID 트랜스폰더들일 수 있다. 이용되는 송신 방법들 및 RFID 주파수들은 상호-참조들로 http://de.wikipedia.org/wiki/RFID로부터 알려진 범위로부터 선택될 수 있어서, 그들의 동작은 예컨대, 용량성 결합 또는 전도성 결합 또는 전자기 결합을 갖는, 예컨대 장파들 또는 단파들 또는 데시미터파(decimeter wave)들을 포함하는 MRT에서 최적화된다.
RFID 칩들의 안테나들(RFID-At) 및 리더 안테나(LA)(또는 유사하게, RFID 칩의 안테나(RFID-At) 및 리더 안테나들(LA))는 단지, 서로에 대한 특정한 상대적 공간적 위치들(거리 및 길이 방향들)에서 RFID 태그의 성공적인 판독을 초래한다는 사실의 결과로서, 성공적으로 판독된 RFID 태그들(A, B, C, D)(로부터의 RFID 정보)로부터 (104 또는 WS 또는 103 등에서의 RFID 리더(LA)의 MRT 알려진 위치(x_LA, y_LA, z_LA)의 제어와 관련하여) 로컬 코일(106)의 위치(x_RFID, y_RFID, z_RFID)에 관한 정보를 수신하는 것이 가능하다.
예컨대, 도 1에서 (RFID 칩들(A, B, C, D) 및/또는 리더의) (필요하다면, 조절가능한) 전송 전력에 따라, (리더 안테나(LA)로부터 RFID 칩들(A, B, C, D)의 상이한 거리들 때문에) 리더 안테나(LA)는 그의 가장 가까운 RFID 칩(B)에 의해 전송된 RFID 정보만을 또는 RFID 칩들(A, B, C)에 의해 전송된 RFID ID 정보만을 또는 RFID 칩들(A, B, C, D)(D는 LA로부터 가장 먼 거리(d)에 있음)에 의해 전송된 RFID 정보만을 수신할 수 있다. 이러한 버전(version)에서, 리더 안테나(LA)는 로컬 코일(106) 내에 있고, 그의 위치는 검출되어야 하며, RFID 태그들은 시스템에 알려진 위치들(101, 110) 내에 있다.
도시된 것보다 많은 예컨대, 적어도 하나의 방향(z)으로, 5개보다 많은, 10개보다 많은, 20개보다 많은, 또는 30개보다 많은, 또는 50개보다 많은, 또는 100개보다 많은 RFID 칩들(A, B, C, D)이 연속하여 또한 존재할 수 있다. 그 다음으로, 이들은 멀티-태그-가능(multi-tag-capable) 리더 시스템에 의해 판독된다. 판독 동안 판독 범위 내에 존재하는 다수의 태그들의 충돌(collision)들을 회피하기 위한 다양한 알려진 방법들이 존재한다.
로컬 코일(106)은 그의 자체-결정된 위치를 무선(167) 또는 케이블(Ka) 등에 의해 MRT 시스템의 제어 유닛(117, 110)에 전송할 수 있으며, 이는 ROI 및 로컬 코일(106) 및 환자와 함께 테이블(104)의, FoV로의 이동(모터-기반 등)을 위해 이용할 수 있다. 로컬 코일(106)은 대안적으로, 그(106)에 의해 수신된 RFID들(그에 기초하여 MRT 시스템의 제어 유닛(117, 110)은 RFID 칩들(A, B, C, D)의 위치들의 지식을 이용하여 그(106)의 위치를 결정함, 그의 RFID 정보는 로컬 코일로부터 수신되었음)을 무선(167) 또는 케이블(Ka) 등에 의해, MRT 시스템의 제어 유닛(117, 110)에 전송할 수 있고, 이는 ROI 및 로컬 코일(106) 및 환자와 함께 테이블(104)의, FoV로의 이동(모터(motor)-기반 등)을 위해 이용할 수 있다.
본래, 최대 가능한 (필요하다면, 위치-의존) RFID 판독 범위(d)의 공간적 제약은 로컬 코일(106)을 위치파악하기 위해, 즉 하나의 방향(z) 또는 2개의 방향들(x, z) 또는 3개의 방향들(x, y, z)에서의 로컬 코일(106)의 위치를 결정하기 위해 이용된다.
최대 가능한 RFID 판독 범위(d)의 공간적 제약은, RFID 칩들을 어드레싱할 때 및/또는 RFID들을 판독할 때 송신을 위해 LA에 의해 이용되는 (예컨대, 전력 스위프 같은) 전력(Le) 및/또는 RFID 태그의 감도(sensitivity) 및/또는 RFID 태그들의 안테나들(RFID-At)의 레이아웃(layout) 및/또는 리더 안테나(LA)의 레이아웃에 의해 변화될 수 있다.
실시예에 따르면, (환자 테이블(104) 상의/환자 테이블(104) 내의 척주 코일(WS)과 같은) 환자 테이블(104)에 관한 그의 위치에 관하여 정지된 또는 고정된 코일은 많은 RFID 태그들(A, B, C, D, ...)이 구비되어서, (필요하다면, MRT 내의 제어 유닛(110) 내의) 평가 소프트웨어와 함께 RFID들의 공간적으로 제약된 검출에 의해, 이동하는 로컬 코일(106)은 정지된 RFID 리더(LA)의 위치(x_LA, y_LA, z_LA)에 관한 그(106)의 위치(x_RFID, y_RFID, z_RFID)를 결정하거나 또는 떠날 수 있다.
도 2는 방향(들)(x, y, z)에서의 그들의 어레인지먼트에 관하여 서로에 대한 RFID 안테나들 및 리더 안테나(들)의 몇몇 가능한 공간적 위치들/어레인지먼트들을 도시한다. 그러므로, 예컨대, 도 2의 좌측에서, z-x 면(plane) 상의 LA 및 z-x 면 상의 RFID-At, 또는 도 2의 중앙에서, z-x 면 상의 LA 및 y-z 면 상의 RFID-At, 또는 도 2의 우측에서 z-x 면 상의 LA 및 x-y 면 상의 RFID-At이다.
예컨대, 도 3에 따라, 테이블(104) 및/또는 척주 코일(WS)에 대해 예컨대, 흉부 코일(106)의 (예컨대, 방향(x), 방향(y), 방향(z)에서의) 상대적 위치가 2개의 방향들에서 잘 알려져 있다면(예컨대, 환자 테이블 진입 방향에 비스듬한 수평 위치(x) 그리고 환자 테이블 진입 방향(z)에 수직인 위치(y), 그러나 MRT 보어 내로의 환자 테이블 진입 방향(z)에서의 z 위치는 알려지지 않음), (106으로부터 A-H로 및/또는 104로 및/또는 WS로의) 상대적 위치들이 잘 규정되고 그러므로 결합들이 잘 규정되기 때문에, 흉부 코일(106)의 정확한 위치를 위해, 제한된 RFID 리셉션 범위(d)를 이용하는 것이 기술적으로 가능하다. 이는 로컬 코일들(106)이 특히, (테이블(104)의) 메카닉(mechanic)들이 종종 로컬 코일(106)이 위치될 수 있는 방법에 관한 정확한 규격들을 갖기 때문에, 바로 테이블(104) 상에 또는 바로 척추 코일(WS) 상에 위치되거나 또는 그에 가깝게 위치되는 경우이다. 예들에 있어서, 간단한 경우에서는 단지 로컬 코일(예컨대, 흉부 코일(106))의 위치(z)만이, 또는 가능하게는 (예컨대, 손목 코일(106)의 경우에 또는 예컨대, 무릎 코일의 경우에) 위치(x) 및 위치(z)가, 그러나 가장 복잡한 경우에서는 또한 (예컨대, 전측 로컬 몸체 코일(106)의 경우에) 로컬 코일의 모든 3개의 공간적 좌표들(x, y, z)이 결정될 수 있다. 도 3에서 그들 자신의 안테나(RFID-At)를 통해 각각 전송하는 (그리고 필요하다면, 예컨대, 송신 에너지를 수신하는) RFID 칩들(A-H)은, 예컨대 씨스파 문제들을 회피하기 위해 서로로부터 전기 절연된 개개의 구조들(즉, 독립된 해결책들)일 수 있다.
상술된 바로부터 확인된 부가의 예시적 실시예로서, 도 4는 (환자 테이블(104) 내에 삽입된 또는 그 최상부 상에 위치된) 척주 코일(WS) 위의 손목 코일(106)을 도시하고, 여기서 손목 코일(106) 내의 리더(LG)는 공간적으로 RFID 칩(D)의 리더 위에 방향(y)으로, 따라서 다른 RFID 칩들(A-C, E-H, I-Q)보다 상기 RFID 칩(D)에 더 가까이 위치되어서, (필요하다면, 선택된 전송 전력에 따라) RFID 신호는 단지 RFID 칩(D)으로부터만 또는 다른 것들보다 양호하게 로컬 코일(106)의 리더(LA)에서 수신되고, 예컨대 이러한 RFID 칩(D) 위의 위치는 리더(LA)의, 그러므로 로컬 코일(106)의 위치로서 채택된다.
도 5는 환자 테이블(104) 상의 환자 상에 위치된, 부가적인 예시적인 실시예로서의 전측 코일(106)의 측면도를 도시하고, 여기서 리더(LG)는 로컬 코일(106) 내에 또는 로컬 코일(106) 상에 배열되고, 로컬 코일 위치결정 시스템을 갖는 MRT 시스템(101) 상의 (표면 상에 부착되는 또는 설치되는 등의) 위치결정 디바이스에서, RFID 칩들(A-D, E-H)(의 행들/어레이들)은 MRT(101)의 보어(103)의 내부 벽 상에 또는 내부 벽 내에 위치되거나 그리고/또는 여기서 RFID 칩들(A-D, E-H)(의 행들/어레이들)은 환자 테이블 측 상의 MRT(101)의 보어(103)의 보어 입구(entrance) 상에 (여기서 A 및 E가 상기 보어 입구 상에서 예컨대, 정확하게는 <10㎝인 것과 같이) 위치된다.
위치결정을 위해 로컬 코일(106) 상의 또는 로컬 코일(106) 내의 리더(LG)를 이용하여 RFID 칩들(A-D, E-H)을 판독하는 것은, 특히 로컬 코일(106)을, 따라서 ROI를 FOV 내에 위치시키기 위해, MRT의 보어(103) 내로의, 로컬 코일(106)을 갖는 환자 테이블(104)의 삽입 전에 및/또는 삽입 동안 발생할 수 있다.
도면들에 따른 RFID 칩들의 어레인지먼트들은 또한 결합될 수 있다. 그러므로, 로컬 코일(106) 내의 하나 이상의 리더들을 이용하는 것이 필요하다면, 환자 테이블(104, WS) 내에 및/또는 환자 테이블(104) 내의 척주 코일(WS)에 및/또는 MRT 보어 내부 벽 입구(103) 상에 및/또는 MRT 보어 내부 벽(103) 내에 RFID 칩들(A-H)의 (각각의 경우에서 하나의 방향으로 연속적으로 배열된) 하나 이상의 어레이들이 존재할 수 있다. 몇몇 어레이들(A-D 및 E-H 등)은 또한, 서로 독립적으로 판독될 수 있다.
RFID 태그들(A-H)은 다양한 RFID 기술들로부터 선택될 수 있으며, 예컨대 http://de.wikipedia.org/wiki/RFID를 참조하고, 이러한 사이트는 인용에 의해 포함된다.
능동 또는 반-능동 RFID들이 <€0.50/unit으로 이용가능할 수 있기 때문에, RFID 태그들을 이용한 해결책은 매우 저렴하다.
예컨대, 방향(z)으로 확장된 RFID 어레이의 다른 이점은, 개개의 RFID 태그들(A-D)이 서로 갈바닉(galvanically) 접속되지 않아도 되며, 서로로부터 절연된다는 것이다, 즉 이들은 개별적으로 설계될 수 있다. 결과적으로, RFID 어레이에 대한 씨스파들의 문제는, 몸체 코일의 높은 HF 필드들과 충돌하지 않는, 선택된 구현 및 설계(RFID 태그들에 대한 공급 라인(line)들이 없음)에 의해 방지될 수 있다.
많은 (다중화된) 리더 안테나들(LA)이, 위치될 로컬 코일 내의 하나의 RFID 태그만을 검출하는 (상기 어레인지먼트의 역(inverse)인) 어레인지먼트가 또한 고려가능하다. 이러한 해결책은 가능하고 현실적이지만, 아마도 방금 제안된 버전보다 고비용일 수 있다.
부가적인 실시예에서, 판독 신호의 신호 세기 및/또는 부가적인 파라미터(parameter)들(진폭, 위상)은 위치결정 동안 추가의 정보 또는 훨씬 큰 정확성을 달성하기 위해 이용될 수 있다.
부가적인 실시예에서, 다른 기능들(핀 다이오드(pin diode)들, RF 송신 등)을 위해 이용되는 기존의 케이블들 상에서 RFID 태그의 판독을 위한 신호들이 전송되고, 그에 따라 셀렉터(selector) 스위치들 또는 주파수 필터들에 의해 로컬 코일 내에서 선택된다. 이는 로컬 코일에 대해 증가되는 케이블링 비용 없이 구현을 가능하게 한다.
도 6이 도식적으로 설명한 바와 같이, 전력 스위프(작은 값으로부터 큰 값으로의 및/또는 그 반대로의 전력의 변경, 필요하다면 단계적으로)는 리더에 가까운 RFID 또는 RFID들의 검출에 의한 위치결정을 최적화하기 위해 이용될 수 있다. 도 6 상부에서, 각각 하나의 안테나를 갖는 (예컨대, 태그들 또는 칩들로서 기술된) RFID 송신기들(A-E)의, 방향(z)으로 연장하는 어레이 (방향(y)으로) 위에, (예컨대, 로컬 코일(106) 내의) 리더(LG) 또는 적어도 그의 안테나가 존재한다.
도 6 하부에서, RFID 칩으로부터 수신된 RFID 정보에 의해 리더(LA)에 의해 검출가능한(즉, 어드레싱되는(addressed)) RFID 칩들의 수(n_{RFID chips, addressed})는 리더 측 상에서의 수신 전력 필터링 및/또는 리더(LA)에 의해 방출된 전력(Le)의 함수로서 표시되며, 그러므로 다음과 같다:
제 1 전력 페이즈(power phase)(Le)에서, 리더(LA)에서의 1개의 RFID 칩(C)의 검출,
전력 페이즈(Le)에서, 리더(LA)에서의 2개의 RFID 칩들(B 및 C)의 검출,
전력 페이즈(Le)에서, 리더(LA)에서의 3개의 RFID 칩들(B, C, D)의 검출,
전력 페이즈(Le)에서, 리더(LA)에서의 4개의 RFID 칩들(A, B, C, D)의 검출,
전력 페이즈(Le)에서, 리더(LA)에서의 5개의 RFID 칩들(A, B, C, D, E)의 검출. 이러한 정보는 리더(LA)의 보다 정확한 위치를 위해 이용될 수 있다.
위치결정 디바이스(LG, A-Q)는 로컬 코일 위치결정 디바이스(LG, A-Q)로서 뿐만 아니라 (바늘들 및 절제(ablation) 디바이스들과 같은 개입(intervention) 디바이스들 같은) 다른 대상들을 위한 위치결정 디바이스(LG, A-Q)로서도, 상술된 세부사항들 모두와 함께 이용될 수 있으며, 리더 안테나(LA) 및 RFID 태그 안테나의 공간적으로 제약된 결합 때문에, 의료용의 것들 이외의 애플리케이션들을 위한 위치결정 디바이스(LG, A-Q)로서도, 즉, RFID-리더 조합을 이용하여 임의의 이동하는 대상의 위치 대(versus) 정지된 대상의 위치를 검출하기 위해, 다른 모달리티들(CT, AX, 방사선치료(radiotherapy))에 전달될 수 있다.
중요한 발명적 양상은 RFID 기술에 기초하는 로컬 코일 위치 검출에서 찾을 수 있다. 결과적으로, 기존의 푸시-버튼(push-button) 컨셉들은 동작하기 어려운 경직된 기계적 코딩에 기초하는 이전의 제품 해결책보다 더 가용성있게 될 수 있다. RFID들을 이용한 해결책은 단순하고 저비용이며, MR-호환가능 방식으로 실현될 수 있다. 더욱이, 시스템은 큰 가용성과 함께 각각의 로컬 코일의 기계적 요건들에 적응될 수 있다.

Claims

부가적인 대상(object)의 위치에 대한 제 1 대상의 위치를 검출하기 위한 위치결정 디바이스로서,
상기 위치결정 디바이스는, 상기 제 1 대상 상에 배열된 적어도 하나의 RFID 태그(tag) 및 상기 부가적인 대상 상에 배열된 적어도 하나의 RFID 리더(reader)를 포함하고,
적어도 하나의 RFID 리더 안테나 및 상기 RFID 태그의 안테나들은 각각 단지 특정 상대적 공간적 위치들 및/또는 서로로부터의 거리들에서 RFID 정보의 성공적인 판독을 가능하게 하고,
상기 적어도 하나의 RFID 태그는 RFID 태그들의 어레이를 포함하고,
상기 어레이 내의 RFID 태그들은 상기 제 1 대상 및 상기 부가적인 대상 중 하나가 다른 하나에 삽입되는 방향으로 연이어(in a row) 배열되고, 그리고
상기 적어도 하나의 RFID 리더는 상기 RFID 태그를 판독할 때 송신을 위해 사용되는 전력을 변화시키는,
위치결정 디바이스.
제 1 항에 있어서,
2개의 대상들 중 하나의 대상은 MRT 로컬 코일(local coil)이고, 다른 대상은 MRT 시스템(system)의 부분인,
위치결정 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스의 적어도 하나의 RFID 리더 또는 적어도 하나의 RFID 태그는 MRT 로컬 코일 상에 배열되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
MRT 로컬 코일 위치결정 시스템의 적어도 하나의 RFID 리더 또는 적어도 하나의 RFID 태그는 환자 테이블(table) 내에 있거나 그리고/또는 환자 테이블 상에 배열된 상기 MRT 시스템의 코일 내에 있거나 그리고/또는 MRT 보어(bore)의 입구에 있거나 그리고/또는 MRT 보어 내에 있는,
위치결정 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각각 안테나(antenna)를 갖는 상기 RFID 태그들의 어레이(array)는 MRT 환자 테이블 내에 그리고/또는 척주(vertebral column) 코일 내에 그리고/또는 MRT 보어 내에 배열되는,
위치결정 디바이스.
제 4 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
상기 환자 테이블 상에 또는 상기 환자 테이블 상의 척주 코일 상에 로컬 코일이 존재하는 경우에, 상기 로컬 코일 내의 리더 안테나가 상기 RFID 태그들로부터 RFID 정보를 수신하는 것을 시도하도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
삭제
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
상기 MRT 로컬 코일의 위치가, 그들의 공간적 위치들 및/또는 거리들 때문에, 성공적으로 판독된 RFID들로부터 결정될 수 있도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
RFID 리더들 및/또는 RFID 태그들의 위치들은 상기 MRT 시스템의 제어 유닛 및/또는 상기 MRT 로컬 코일의 제어 유닛에 저장되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는, RFID 판독 범위의 공간적 제약이 상기 MRT 로컬 코일을 위치파악(locate)하기 위해 이용되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
RFID 판독 범위의 공간적 제약이, 상기 리더 안테나의 레이아웃(layout), 상기 RFID 태그의 안테나들의 레이아웃, 상기 RFID 태그의 감도(sensitivity), 또는 RFID 정보를 판독하기 위해 상기 리더에 의해 방출되는 전력(power) 중 적어도 하나에 의해 변화되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 4 항에 있어서,
상기 환자 테이블에 관하여 알려진 및/또는 정지된 위치를 갖는 코일은 몇몇 RFID 태그들 및/또는 리더들을 가지며, 이로써 이동하는 로컬 코일은, 제어 유닛과 함께 RFID들의 공간적 제약된 검출에 의해, 정지된 RFID 태그 어레이에 대한 상기 이동하는 로컬 코일의 위치를 결정할 수 있는,
위치결정 디바이스.
제 10 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
상기 MRT 시스템 내로의 환자 테이블의 삽입의 방향에 수직인 환자 테이블 상의 척주 코일에 대해 2개의 방향들에서 알려진 로컬 코일의 상대적 위치가, 상기 공간적으로 제약된 RFID 판독 범위를 고려하여 상기 로컬 코일의 위치를 결정하기 위해 이용되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 4 항에 있어서,
적어도 하나의 방향에서의 위치는 상기 환자 테이블의 메카닉(mechanic)들에 의해 또한 결정되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
상기 MRT 로컬 코일의 z 위치만이 결정되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
상기 MRT 로컬 코일의 x 및 z 위치만이 결정되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 MRT 로컬 코일의 위치의 모든 3개의 공간 좌표들이 결정되는,
위치결정 디바이스.
제 4 항에 있어서,
상기 환자 테이블이 상기 MRT 보어 내로 삽입될 수 있는 방향에 있어서의 RFID 어레이들은 연이어(in a row) 배열되는,
위치결정 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
개개의 RFID들은 서로 갈바닉(galvanically) 접속되지 않는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는, 몇몇 RFID 리더 안테나들이, MRT 로컬 코일의 위치를 결정하기 위해 상기 MRT 로컬 코일에 대한 하나의 RFID 태그 각각으로부터의 RFID 정보 중 하나 이상의 아이템(item)들의 어느 하나를 정확하게 검출하도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
판독 신호의 신호 세기 및/또는 부가적인 파라미터들이 위치결정을 위해 이용되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
상기 RFID 태그들의 판독을 위한 신호들이 다른 목적들을 위해 또한 의도된 케이블(cable)들 상에서 전송되도록 그리고 주파수 필터(filter)들 또는 셀렉터 스위치(selector switch)들에 의해 상기 MRT 로컬 코일에서 선택되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 따른 위치결정 디바이스를 이용하여, 부가적인 대상에 대한, 이동하는 제 1 대상의 위치의 검출을 위한 방법으로서,
상기 이동하는 제 1 대상의 위치는 하나 이상의 RFID 리더 안테나들을 이용하여 그리고 하나 이상의 RFID 태그들을 이용하여 결정되는,
위치의 검출을 위한 방법.
제 23 항에 있어서,
MRT 시스템 내의 적어도 하나의 MRT 로컬 코일의 위치의 검출을 위해,
상기 MRT 시스템 내의 MRT 로컬 코일의 위치는 하나 이상의 RFID 태그들을 이용하여 그리고 하나 이상의 RFID 수신기들을 이용하여 결정되는,
위치의 검출을 위한 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 MRT 시스템의 상기 부분은 MRT 보어 또는 환자 테이블, 또는 상기 MRT 시스템에 알려진 위치에 있는 부가적인 로컬 코일인,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
흉부 코일의 형태의 MRT 로컬 코일의 경우, 상기 MRT 로컬 코일의 z 위치만이 결정되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 위치결정 디바이스는,
손목 코일 형태의 MRT 로컬 코일의 경우, 상기 MRT 로컬 코일의 x 및 z 위치만이 결정되도록 설계되는,
위치결정 디바이스.
제 2 항에 있어서,
전측 몸체(anterior body) 코일 형태의 MRT 로컬 코일의 경우, 상기 MRT 로컬 코일의 위치의 모든 3개의 공간 좌표들이 결정되는,
위치결정 디바이스.
제 21 항에 있어서,
상기 판독 신호의 상기 부가적인 파라미터들은 진폭 및/또는 위상인,
위치결정 디바이스.
제 22 항에 있어서,
상기 다른 목적들은 핀 다이오드(pin diode)들 또는 RF 송신 중 적어도 하나를 포함하는,
위치결정 디바이스.