KR101745461B1 - 자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법, 시스템 및 자기 공명 장치 - Google Patents

자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법, 시스템 및 자기 공명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자기 공명 장치(5)의 심 코일(28)에 의해, 자기 공명 장치(5)가 발생하는 자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법 및 자기 공명 장치(5)에 관한 것이다. 이하의 단계들이 수행된다: 검사중인 대상(O)에 심 코일(28)을 배열하는 단계; 심 코일(28)의 위치 및 배향을 자동으로 결정하는 단계; 자기장의 불균일을 결정하는 단계; 및 심 코일(28)의 위치 및 배향에 따라 심 코일(28)에 의해 불균일을 보상하는 단계. 본 발명은 또한 국부적 코일(25), 심 코일(28), 및 디바이스(26)를 포함하는 자기 공명 장치(5)를 위한 시스템(30)에 관한 것이다. 디바이스(26)는 자기 공명 장치(5)에 단단히 탑재되도록 구성된다. 시스템(30)은 한쪽 측면에 있는 국부적 코일(25) 및/또는 심 코일(28)과 다른쪽 측면에 있는 디바이스(26) 사이의 위치 및 배향 관계를 변화시키도록 구성된다.

Description

자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법, 시스템 및 자기 공명 장치{METHOD, SYSTEM AND MAGNETIC RESONANCE APPARATUS FOR COMPENSATING FOR INHOMOGENEITIES IN THE MAGNETIC FIELD}
본 발명은 자기 공명 장치가 발생하는 자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법, 시스템 및 자기 공명 장치에 관한 것이다.
자기장의 불균일을 보상하기 위한 다음의 가능성들이 존재한다:
- 강자성 재료로 만들어진 심 시트(shim sheet)들이 적절한 부위에 설치된다; 이것은 수동 시밍(passive shimming)으로 알려져 있다.
- [선형 심 조건(linear shim terms)에 대응하는] 경사 오프셋들(gradient offsets)의 이용.
- 경사 코일들(gradient coils)의 영역 내로 고정으로 설치되는 전역적 심 코일들(global shim coils).
- 검사중인 대상에 가깝게 이용되는 국부적 심 코일들. 검사중인 대상에 가까운 국부적 심 코일들에 의해, 0 내지 10 ppm의 영역 내 B0 필드의 매우 국소화된 불균일이 보상될 수 있다. 심지어 잔여 자화율(residual susceptibility)을 갖는 환자에 의해 생기는 필드 왜곡(field distortion)들도 국부적 심 코일에 의해 보상될 수 있다. 또한, 수동 시밍 및 경사 오프셋에 의해 보상될 수 없는 자석의 나머지 불균일이 국부적 심 코일에 의해 보상될 수 있다.
본 발명의 과제는 국부적 심 코일들에 의하여 자기장의 불균일의 보상을 향상시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 과제는 청구항 1 또는 6에 청구된 바와 같은 자기 공명 장치가 발생하는 자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법에 의해, 청구항 9에 청구된 바와 같은 시스템에 의해, 청구항 14 또는 17에 청구된 바와 같은 자기 공명 장치에 의해, 청구항 20에 청구된 바와 같은 컴퓨터 프로그램 제품에 의해, 및 청구항 21에 청구된 바와 같은 전자적으로 판독 가능한 데이터 캐리어에 의해 실현된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직하고 유리한 실시예들을 정의한다.
본 발명의 문맥에서, 심 코일에 의하여 자기 공명 장치가 발생하는 자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 이하의 단계들을 포함한다:
- 검사중인 대상 위에 국부적 심 코일을 배열한다. 이 단계에서, 심 코일은 검사중인 대상에 관하여(즉, 특정 공간적 관계로) 배열된다.
- 심 코일의 위치 및 배향이 자동으로 결정된다. 달리 말하면, 이 단계에서, 심 코일의 위치 및 배향이 예를 들어 자기 공명 장치의 위치 및 배향에 대하여 자동으로 결정된다.
- 자기장의 불균일을 결정한다. 특히 자기 공명 장치의 도움으로, 자기장의 불균일이 이 단계에서 결정된다.
- 심 코일의 이전에 결정된 위치 및 배향에 따라, 심 코일의 도움으로 불균일을 보상한다.
본 발명에 따르면, 심 코일이 검사중인 대상에 대하여 이동하는 것이 가능하기 때문에, 심 코일은 예를 들어, 국부적 코일(예를 들어, 수신기 코일 또는 송신기/수신기 코일)과 함께 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, 심 코일은 유리하게는 불균일의 부위에 그리고 환자에 가까이 배열될 수 있고, 이에 의하여 심 코일은 거의 최대의 효율로(즉, 심 코일에 의해 발생될 자기장에 대한 전기 전류가 적게) 동작한다. 국부적 심 코일의 정확한 위치 및 배향에 대한 지식을 이용하면, 이 국부적 심 코일에 대한 심 전류들뿐만 아니라, 전역적 심 코일들에 대한 심 전류들도 최적의 방식으로 자기장의 불균일을 보상하기 위하여 최적의 방식으로 결정될 수 있다.
국부적 심 코일의 위치는 모든 3개의 공간적 방향(x, y, z)에서의 국부적 심 코일의 배치(placement)로서 이해되어야 하고, 심 코일의 배향은 모든 3개의 방향에서의 심 코일의 경사각으로서 이해되어야 한다.
심 코일의 위치 및 배향을 자동으로 결정하는 단계는, 특히, 심 코일의 위치 및 배향을 자기 공명 장치에 자동으로 전송하는 단계를 포함한다. 심 코일의 위치 및 배향의 이러한 전송은 "인터럽트 메시지(interrupt message)"의 도움으로 그리고/또는 코일 코드에 기초하여 수행될 수 있다.
이러한 문맥에서, 인터럽트 메시지는 자기 공명 장치에 대하여 인터럽트의 형태로 전송되는 메시지로서 이해되어야 하며, 심 코일의 현재 위치 및 현재 배향이 도출될 수 있는 정보는 이 인터럽트 메시지의 성분이다. "코일 코드"에 의하여, 보통 코일 특정적인 데이터, 예를 들어, 코일의 코일 타입(예를 들어, 헤드 코일, 전신 코일, 스핀 코일), 일련번호, 제조자 등이 인코딩된다. 본 발명에 따르면, 코일 코드로 인코딩된 코일 특정적인 속성들은 심 코일의 위치 및 배향이 도출될 수 있는 정보에 의해 확장된다. 인터럽트 메시지와 코일 코드 양자는 심 코일이 배열되는 국부적 코일로부터 또는 국부적 코일 및 심 코일을 포함하는 시스템으로부터 도출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 심 코일의 가능한 위치 및 가능한 배향에 대한 제한된 수의 조합들만이 존재한다. 이들 조합 각각에 대하여, 심 코일을 통해 흐르는 전류에 따라 자기장이 변화하는 형태에 관한 정보가 존재하고, 여기서, 심 코일은 조합에 대응하는 위치에 놓이고, 조합에 대응하는 배향으로 배열된다고 가정한다. 불균일의 보상은 심 코일의 위치 및 배향의 현재 조합에 대해 알려져 있는, 즉, 심 코일의 현재 위치 및 배향에 대해 알려져 있는 정보에 따라 수행된다.
제한된 수의 조합들에서, 심 코일을 통해 흐르는 전류에 따라 자기장이 어떻게 변화하는지에 관한 정보가 각각의 조합에 대해 사전에 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 바람직한 실시예에 따르면, 심 코일의 미리 정의된 위치 및 미리 정의된 배향에 대하여, 미리 정의된 정보가 자기장을 측정하는 것에 의해 사전에 결정될 수 있고, 이는 심 코일을 통해 흐르는 전류에 따라 자기장이 어떻게 변화하는지를 나타내고, 여기서, 심 코일은 미리 정의된 위치에 놓이고, 미리 정의된 배향을 갖는다고 가정한다. 미리 정의된 정보에서 비롯되는, 심 코일의 자동으로 결정된 현재 위치 및 자동으로 결정된 현재 배향에 대하여, 심 코일을 통해 흐르는 전류에 따라 자기장이 어떻게 변화하는지를 나타내는 정보가 계산되고, 여기서, 심 코일은 자동으로 결정된 위치에 놓이고, 자동으로 결정된 배향을 갖는다고 가정한다. 불균일을 보상하는 단계는 계산된 정보에 따라 수행된다.
예를 들어, 특정 경사각에 대해 측정된 자기장은 현재의 경사각에 대해 계산된 정보를 결정하기 위하여 현재의 경사각에 따라 계산상 회전(computationally rotate)될 수 있다.
본 실시예에서는, 심 코일의 위치 및 배향의 상이한 조합들에 대하여 자기장을 측정하는 것에 의해 사전에 복수의 미리 정의된 정보가 결정될 수 있다. 본 실시예의 이점은, 심 코일이 임의의 원하는 위치들에 배열될 수 있고 임의의 원하는 배향들을 가질 수 있다는 점이다.
본 발명의 문맥에서, 심 코일에 의하여 자기 공명 장치가 발생하는 자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법이 또한 설명된다. 이러한 추가 방법은 이하의 단계들을 포함한다:
- 자기장의 불균일을 결정한다. 이 단계는 예를 들어, 자기 공명 장치의 도움으로 수행될 수 있다.
- 심 코일의 가능한 최적 위치 및 가능한 최적 배향을 결정하며, 이로써 이러한 최적 위치에 놓이고 최적 배향을 갖는 심 코일에 의해 자기장의 불균일이 가능한 최적으로 보상될 수 있다. 심 코일의 최적 위치 및 최적 배향은 본 명세서에서 최적 위치에 놓이고 최적 배향으로 배열되는 심 코일에 의하여 자기장의 불균일을 보상하기에, 심 코일의 다른 위치들 또는 다른 배향들보다 더 적절한 심 코일의 위치 및 배향인 것으로 이해되어야 한다.
반면 본 발명에 따른 전술한 방법에서, 심 코일은 먼저 사실상 임의적 위치에 임의적 배향으로 배열되고, 그 다음에 심 코일을 이용하여 자기장의 불균일을 보상하며, 추가 방법에서, 심 코일의 위치 및 배향은 자기장의 불균일이 심 코일에 의하여 최적으로 보상될 수 있도록 결정된다.
본 발명에 따른 추가 방법의 바람직한 실시예에 따르면, 제한된 세트의 조합들만이 존재하고, 여기서 각각의 조합은 심 코일의 위치 및 배향을 정의한다. 이들 조합 각각에 대하여, 심 코일을 통해 흐르는 전류에 따라 자기장이 어떻게 변화하는지를 나타내는 정보가 존재하고, 여기서, 심 코일은 각자의 조합에 대응하는 위치에 놓이고, 각자의 조합에 대응하는 배향으로 배열된다. 최적 위치들 및 최적 배향의 결정에 대하여, 이 위치 및 이 배향의 심 코일에 의하여 자기장의 불균일을 보상하는 데에 최상으로 적합한 위치 및 배향의 조합이 그 다음에 결정된다.
본 실시예에서는, 그에 따라, 고정된 세트의 조합들로부터 최상의 조합만이 결정되어, 최적 위치 및 최적 배향의 결정이 간단하게 된다.
본 발명에 따른 추가 방법의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 각각이 심 코일의 위치 및 조합을 정의하는 하나 이상의 조합에 대하여, 자기장의 측정에 의하여 각각의 경우에 미리 정의된 정보가 결정되고, 여기서 이러한 미리 결정된 정보는 심 코일을 통해 흐르는 전류에 따라 자기장이 어떻게 변화하는지를 나타내고, 여기서, 심 코일은 각자의 조합에 대응하는 위치에 놓이고, 각자의 조합에 대응하는 배향을 갖는다. 그 다음에, 미리 정의된 정보(들)에 따라 심 코일의 최적 위치 및 최적 배향의 결정이 수행되고, 여기서, 미리 정의된 정보(들)로부터 시작하여, 심 코일의 최적 위치 및 최적 배향이 계산된다.
전술한 실시예와 비교하여, 추가 실시예는 심 코일의 위치 및 배향에 대한 제한된 수의 조합들로 한정되지 않기 때문에, 심 코일의 최적 위치 및 최적 배향의 결정은 더욱 복잡하지만, 그럼에도 최상의 위치 및 배향이 결정될 수 있다.
본 발명의 문맥에서, 자기 공명 장치를 위한 시스템이 또한 제공된다. 이 시스템은 국부적 코일, 국부적 심 코일, 및 시스템이 자기 공명 장치에 단단히 결합될 수 있게 하는 디바이스를 포함한다. 시스템은 한쪽 측면에 있는 국부적 코일 및/또는 심 코일과 다른쪽 측면에 있는 디바이스 사이의 위치 및 배향 관계가 변화 가능하도록 구성된다.
다시 말해, 본 발명에 따른 시스템에 대하여 이하의 3개의 변형예가 존재한다:
- 국부적 코일과 디바이스 사이의 위치 및 배향 관계는 변화될 수 있지만, 심 코일은 디바이스에 고정하여 결합된다.
- 심 코일과 디바이스 사이의 위치 및 배향 관계는 변화될 수 있지만, 국부적 코일은 디바이스에 고정하여 결합된다.
- 디바이스에 대한 심 코일과 국부적 코일 양자의 위치 및 배향 관계는 변화될 수 있다. 이 변형예에서, 심 코일 및 국부적 코일은 통상적으로 심 코일 및 국부적 코일이 디바이스에 대해 유사한 방식으로 이동하도록 서로 고정하여 결합된다.
한쪽 측면에 있는 국부적 코일 및/또는 심 코일과 다른쪽 측면에 있는 디바이스 사이의 위치 및 배향 관계의 변화는, 국부적 코일 및/또는 심 코일이 디바이스에 대하여 변위, 경사, 회전 또는 다른 방식으로 이동된다는 것을 의미하는 것으로서 이해되어야 한다.
특히, 디바이스와 심 코일 사이의 현재의 위치 및 배향 관계는 자기 공명 장치에 의해 검출될 수 있다.
디바이스의 위치 및 배향의 지식을 고려하여, 심 코일과 디바이스 사이의 현재의 위치 및 배향 관계의 부가적인 지식에 의하여, 유리하게는, 심 코일의 현재의 위치 및 현재의 정렬 또는 배향이 결정될 수 있다. 심 코일의 현재의 위치 및 현재의 배향의 지식은 유리하게는 심 코일에 의하여 자기장의 불균일을 보상하기 위해 이용될 수 있다.
여기서, 시스템은 한쪽 측면에 있는 국부적 코일 및/또는 심 코일과 다른쪽 측면에 있는 디바이스 사이에 제한된 수의 위치 및 배향 관계들만이 존재한다. 다시 말해, 각각이 디바이스에 대한 국부적 코일 및/또는 심 코일의 위치 및 배향을 정의하는 제한된 수의 조합들만이 존재한다.
또한, 시스템은 한쪽 측면에 있는 국부적 코일 및/또는 심 코일과 다른쪽 측면에 있는 디바이스 사이의 위치 및 배향 관계가 경사각 또는 회전각을 통해서만 정의되도록 구성되는 것이 가능하고, 이에 따라, 경사각을 통해서, 심 코일 및/또는 국부적 코일이 특정 피벗 포인트(pivot point)에 관하여 디바이스에 대해 어떤 각도로 경사 또는 회전되는지가 정의된다.
본 발명에 따른 시스템에 의하면, 자기장의 불균일을 보상하기 위한 본 발명에 따른 전술한 방법들 양자가 수행될 수 있다. 첫째로, 본 발명에 따른 시스템에 의해서 심 코일의 위치 및 배향이 결정될 수 있음으로써, 이에 따라 자기장의 불균일을 가능한 잘 보상할 수 있다. 둘째로, 적어도 본 발명에 따른 시스템의 특정 변형예들에서, 심 코일은 불균일을 가능한 잘 보상하는 데에 적합한 특정 위치 및 배향으로 될 수 있다.
본 발명의 문맥 내에서, 자기장을 발생시키고, 자기 공명 장치의 국부적 심 코일에 의하여 자기장의 불균일을 보상하기 위한 자기 공명 장치가 또한 제공된다. 여기서, 자기 공명 장치는 주 장자석(main field magnet), 경사장 시스템(gradient field system), 적어도 하나의 RF 안테나, 및 경사장 시스템과 적어도 하나의 RF 안테나를 제어하고 RF 안테나(들)에 의해 검출된 측정 신호들을 수신하고 측정 신호들을 평가하기 위한 제어 디바이스를 포함한다. 자기 공명 장치의 심 코일은 자기 공명 장치에 대한 그의 위치 및 배향을 결정하기 위하여 그리고 위치 및 배향에 관한 정보를 자기 공명 장치에 전달하기 위하여 검사중인 대상에 배열되도록 구성된다. 자기 공명 장치는 자기장의 불균일을 결정하고 이러한 불균일을, 심 코일의 현재의 위치 및 배향에 따라, 심 코일의 도움으로 보상하도록 구성된다.
본 발명에 따른 자기 공명 장치의 이점들은 위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전술한 방법의 이점들에 본질적으로 대응하므로, 여기서는 반복하지 않는다.
자기 공명 장치는 하나 이상의 스위치를 포함하고, 여기서는, 스위치(들)에 의하여 심 코일의 위치 및 배향이 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 자기 공명 장치는 특히 자기 공명 장치의 나머지(remainder)에 대해 고정된 위치 및 배향 관계로 심 코일을 배열하도록 구성된다. 이와 관련하여, 스위치(들)는 그 위치 및 배향 관계에 따라 작동된다.
심 코일이 자기 공명 장치의 나머지(즉, 심 코일이 없는 자기 공명 장치)에 접속되어 있는 경우, 하나 이상의 스위치가 자동으로 작동된다. 따라서, 작동되는 스위치들에 따라, 자기 공명 장치는 심 코일이 자기 공명 장치에 대하여 배열되는 장소 및 방법을 알게 된다. 심 코일은 국부적 코일의 일부일 수 있고, 여기서, 스위치(들)는 국부적 코일이 자기 공명 장치에 접속되어 있는 경우 작동된다. 국부적 코일 내의 심 코일의 위치가 알려진 경우, 작동된 스위치들에 의하여, 심 코일의 위치 및 배향이 또한 결정될 수 있다.
자기 공명 장치는 각도 인코더(angle encoder)를 포함할 수 있고, 이 각도 인코더에 의하여 심 코일의 위치 및 배향이 결정될 수 있다. 자기 공명 장치는 자기 공명 장치(더욱 정확하게는, 심 코일이 없는 자기 공명 장치)에 대해 고정된 위치 및 배향 관계로 심 코일을 배열하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 각도 인코더는 심 코일이 자기 공명 장치 또는 국부적 코일에 대해 회전 또는 경사지는 경사각을 검출한다.
경사각에 기초하여, 자기 공명 장치는 심 코일의 위치 및 배향을 검출할 수 있음으로써, 이에 기초하여 심 코일에 의하여 자기장의 불균일을 보상할 수 있다.
본 발명의 문맥 내에서, 자기장을 발생하고 자기장의 불균일을 자기 공명 장치의 국부적 심 코일에 의해 보상하기 위한 추가 자기 공명 장치가 또한 제공된다. 추가 자기 공명 장치는 또한 주 장자석, 경사장 시스템, 적어도 하나의 RF 안테나, 및 경사장 시스템과 적어도 하나의 RF 안테나를 제어하고 RF 안테나(들)에 의해 기록된 측정 신호들을 수신하고 측정 신호들을 평가하기 위한 제어 디바이스를 포함한다. 추가 자기 공명 장치는 자기장의 불균일을 결정하고, 심 코일이 다른 위치에 또는 다른 배향으로 놓이는 경우보다 이 최적 위치 및 이 최적 배향의 심 코일에 의해 자기장의 불균일이 더 양호하게 보상될 수 있도록 하는 심 코일의 최적 위치 및 최적 배향을 결정하도록 구성된다.
추가 자기 공명 장치의 이점들은 위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 추가 방법의 이점들에 본질적으로 대응하므로, 여기서는 반복하지 않는다.
본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 제품, 특히, 자기 공명 장치의 프로그램 가능한 제어 시스템 또는 컴퓨터 유닛의 메모리 저장소 내로 로딩될 수 있는 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어를 개시한다. 이러한 컴퓨터 프로그램 제품에 의하면, 본 발명에 따른 방법의 전술한 실시예들의 모든 또는 여러 실시예들은 컴퓨터 프로그램 제품이 자기 공명 장치의 제어 시스템 또는 제어 디바이스에서 구동될 때 수행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 방법의 관련 실시예들을 실현하기 위하여 가능하게는 프로그램 수단, 예를 들어, 라이브러리들 및 보조 함수들(auxiliary functions)을 요구한다. 다시 말해, 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 청구항에 의하면, 특히, 본 발명에 따른 방법의 전술한 실시예들 중 하나가 수행될 수 있거나 이 실시예를 수행하는 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어가 보호될 것이다. 소프트웨어는 여전히 컴파일(번역)되어 바운드(bound)되어야 하거나, 해석되어야만 하는 소스 코드(예를 들어, C++)일 수 있거나, 또는 실행을 위해, 대응하는 컴퓨터 유닛 또는 제어 디바이스에만 로딩되어야 하는 실행 가능한 소프트웨어 코드이다.
마지막으로, 본 발명은 전자적으로 판독 가능한 제어 정보, 특히 소프트웨어(상기 참조)가 저장되어 있는 전자적으로 판독 가능한 데이터 캐리어(electronically readable data carrier), 예를 들어, DVD, 자기 테이프 또는 USB 스틱을 개시한다. 이러한 제어 정보(소프트웨어)가 데이터 저장 매체로부터 판독되어 자기 공명 장치의 제어 디바이스 및/또는 컴퓨터 유닛에 저장되는 경우, 본 발명에 따른 전술한 방법들의 모든 실시예들이 수행될 수 있다.
본 발명은, 특히, 국부적 심 코일에 의하여 자기장의 불균일을 보상하는 데에 적합하다. 그러나, 본 발명은 이러한 바람직한 이용 영역으로 한정되지 않으며, 본 발명에 의하면, 전역적 및 국부적 심 코일들의 동시 이용이 또한 가능하기 때문에, 전역적 심 코일들은 자석 또는 환자에 의해 야기되는 대량 B0 편차들(large-volume B0 deviations)을 보상하는 반면, 국부적 심 코일들은 공간적으로 집중된 불균일(spatially concentrated inhomogeneities)을 보상한다.
본 발명에 따르면, 국부적 코일, 심 코일, 및 체결 디바이스(fastening device)를 포함하는 시스템이, 국부적 코일이 체결 디바이스에 대하여 이동 가능하게(예를 들어, 기울어지게) 구성되도록 구성될 수 있다. 여기서, 심 코일은 또한 국부적 코일이 놓이는 시스템의 이동 가능한 부분 내로 통합될 수 있다. 심 코일은 그 다음에 이동 가능한 부분과 함께 그리고 그에 따라 국부적 코일과 함께 항상 운반된다(carried).
본 발명은 손목, 어깨 및 무릎 코일들에 대해서뿐만 아니라, 앞쪽에 배열되는, 헤드 코일들, 헤드/넥 코일들(head/neck coils), 높이 조절이 되는 가슴 코일들(breast coils), 및 보디 코일들(body coils)에 대해서 이용될 수 있다. 본 발명은 또한 테이블에 완전히 체결되지 않는 다른 코일 타입들에 이전될 수 있다.
본 발명은 이제 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 이용하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 심 코일 및 국부적 코일이 자기 공명 장치에 대하여 함께 경사질 수 있는 본 발명에 따른 시스템이 도시된 도면이다.
도 3은 국부적 코일이 심 코일에 대하여 경사질 수 있는 본 발명에 따른 시스템이 도시된 도면이다.
도 1은 (자기 공명 영상 및/또는 핵 스핀 단층촬영 디바이스의) 자기 공명 장치(5)의 개략도를 도시한다. 주 장자석(1)이 자기 공명 장치(5)의 테이블(23)에 누워있는, 대상(O)의 검사중인 영역, 예를 들어, 검사받을 인체의 일부에서 핵 스핀을 분극화(polarizing)시켜서 정렬하기 위한 일시적으로 일정한 강한 자기장을 발생시킨다. 핵 공명 측정들(nuclear resonance measurements)을 위해 요구되는 주 자기장의 균질성(homogeneity)의 높은 정도는 검사받을 인체의 일부들이 이동하는, 통상적으로 구형의, 측정 용적(measurement volume) M에서 정의된다. 균질성 요건들을 지원하기 위하여, 그리고 특히, 일시적으로 변하지 않는 영향들을 제거하기 위하여, 강자성 재료로 만들어진 "심 시트들"이 적절한 부위들에 도입된다. 일시적으로 변하는 영향들은 전역적 심 코일들(2) 및 국부적 심 코일들(도 2 및 도 3 참조)에 의해 제거된다.
3개의 부분 권선(partial winding)으로 이루어지는 원통형 경사장 시스템 또는 경사장 시스템(3)이 주 장자석(1) 내로 삽입된다. 각각의 부분 권선은 데카르트 좌표계(Cartesian coordinate system)의 관련 방향으로 선형(또한 일시적으로 변하는) 경사장을 발생시키기 위하여 증폭기로부터 전류를 공급받는다. 경사장 시스템(3)의 제1 부분 권선은 x-방향에서 경사 Gx를 발생시키고, 제2 부분 권선은 y-방향에서 경사 Gy를 발생시키고, 제3 부분 권선은 z-방향에서 경사 Gz를 발생시킨다. 증폭기는 적당한 때에 경사 펄스들(gradient pulses)을 발생시키기 위한 시퀀스 제어 유닛(sequence control unit)(18)에 의해 제어되는 디지털-아날로그 변환기(digital-analogue converter)를 포함한다.
경사장 시스템(3) 내에는, 무선 주파수 전력 증폭기에 의해 방출되는 무선 주파수 펄스들을, 검사중인 대상(O) 또는 검사중인 대상(O)의 영역의 핵 스핀들의 정렬 및 핵의 여기(excitation)를 위한 교번 자기장(alternating magnetic field)으로 변환하는 하나의(또는 그보다 많은) 무선 주파수 안테나(들)(4)가 배열되어 있다. 각각의 무선 주파수 안테나(4)는 컴포넌트 코일들의 링 형상, 바람직하게는 선형 또는 매트릭스 형상(matrix-shaped) 배열의 형태로 하나 이상의 RF 송신기 코일들 및 하나 이상의 RF 수신기 코일들로 이루어진다. 세차 핵 스핀(precessing nuclear spin), 즉, 통상적으로 하나 이상의 무선 주파수 펄스들 및 하나 이상의 경사 펄스들로부터 펄스 시퀀스에 의해 유발된 핵 스핀 에코 신호들에 의해 방출되는 교번장은 또한 각자의 무선 주파수 안테나(4)의 RF 수신 코일들에 의해 전압(측정 신호)으로 변환되고, 전압은 증폭기(7)에 의하여 무선 주파수 시스템(22)의 무선 주파수 수신 채널(8)에 공급된다. 자기 공명 장치(5)의 제어 디바이스(10)의 일부인 무선 주파수 시스템(22)은 또한 자기 핵 공명을 여기하기 위한 무선 주파수 펄스들이 발생되는 송신 채널(9)을 포함한다. 여기서, 각자의 무선 주파수 펄스들은 시스템 컴퓨터(20)에 의해 미리 정의된 시퀀스 제어 유닛(18) 내의 펄스 시퀀스에 기초하여 복소수들의 시퀀스(a sequence of complex numbers)로서 디지털적으로 표현된다. 이러한 수들의 시퀀스는 무선 주파수 시스템(22) 내의 디지털-아날로그 변환기로 입력(12)을 통해 실수부 및 허수부로서 각각 공급되고, 거기에서 송신 채널(9)에 공급된다. 송신 채널(9)에서, 펄스 시퀀스들은 무선 주파수 캐리어 신호로 변조되고, 그의 기본 주파수는 측정 용적 내의 핵 스핀의 공명 주파수에 대응한다.
송신 동작에서 수신 동작으로의 전환은 송신/수신 필터(6)에 의하여 수행된다. 무선 주파수 안테나(들)(4)의 RF 송신기 코일들은 측정 용적 M 내의 핵 스핀을 여기하기 위하여 무선 주파수 펄스들을 방사하고, 결과로 생긴 에코 신호들은 RF 수신기 코일(들)에 의하여 스캐닝된다. 획득된 대응하는 핵 공명 신호들은 무선 주파수 시스템(22)의 수신 채널(8')(제1 복조기)에서 중간 주파수로 위상 감지로(phase-sensitively) 복조되고, 아날로그-디지털 변환기(ADC)에서 디지털화되어 출력(11)에 의하여 출력된다. 그 다음에, 이 신호는 주파수 0으로 복조된다. 디지털화에 이어서, 제2 복조기(8)의 디지털 도메인에서 주파수 0으로의 복조 및 실수부와 허수부로의 분리가 일어난다. 출력(11)에 의하여 그러한 방식으로 획득된 측정 데이터로부터 이미지 컴퓨터(17)에 의하여 MR 이미지가 재구성된다. 측정 데이터, 이미지 데이터 및 제어 프로그램들의 관리(administration)가 시스템 컴퓨터(20)에 의하여 수행된다. 제어 프로그램들에 대한 특정화(specification)로 인해, 시퀀스 제어 유닛(18)은 각자 원하는 펄스 시퀀스들의 생성 및 k-공간의 대응하는 스캐닝을 제어한다. 특히, 시퀀스 제어 유닛(18)은 경사들의 적시 스위칭, 정의된 위상 진폭에서 무선 주파수 펄스들의 방출, 및 핵 공명 신호들의 수신을 제어한다. 무선 주파수 시스템(22) 및 시퀀스 제어 유닛(18)에 대한 시간 베이스는 동기화기(19)에 의해 이용 가능하게 된다. 예를 들어, DVD(21)에 저장되는 MR 이미지를 발생시키기 위한 대응하는 제어 프로그램들의 선택 및 발생된 MR 이미지의 표현은 키보드(15), 마우스(16), 및 스크린(14)을 포함하는 단말기(13)에 의하여 수행된다.
검사중인 대상(O)의 머리에 국부적 코일(25) 및 심 코일(28)을 포함하는 헤드 코일이 있다. 헤드 코일의 시스템이 테이블(23)에 체결될 때, 자기 공명 장치(5)의 스위치(31)가 작동된다. 이 스위치(31)의 작동에 의하여, 자기 공명 장치는 시스템의 위치 및 그에 따라 심 코일(28)의 위치를 기록한다. 환자의 안락을 이유로, 예를 들어, 환자들이 척추가 곡선을 이루게 자세를 잡을 수 있도록 하기 위하여 헤드/넥 코일의 시스템이 기울어지도록 설계하는 것이 유리하다.
도 2는 자기 공명 장치(5)의 테이블(23)에 단단히 배열되는 본 발명에 따른 시스템(30)을 도시한다. 시스템(30)은 하부 쉘(lower shell)(26), 상부 쉘(upper shell)(27), 국부적 코일(25) 및 심 코일(28)을 포함한다. 국부적 코일(25) 및 심 코일(28)은 상부 쉘(27) 내에 국부적으로 고정되게 배열되어서, 본 실시예에서는, 국부적 코일(25)과 심 코일(28) 사이의 공간적 관계는 변화할 수 없게 된다. 참조 번호 29는 국부적 코일(25)의 RX 요소들 및/또는 RX/TX 요소들을 나타낸다. 상부 쉘(27)은 하부 쉘(26)에 대하여 피벗 포인트(24)에 관하여 각도 α만큼 경사질 수 있다. 상부 쉘(27)이 하부 쉘(26)에 대하여 각도 α만큼 경사지기 때문에, 심 코일(28)의 위치 및 배향도 자기 공명 장치(5)에 대하여 변화한다.
자기 공명 장치(5)는 스위치(도 2에 도시되지 않음)에 의하여 하부 쉘(26)이 테이블(23)에(즉, 자기 공명 장치(5)에) 접속되는 위치를 검출한다. 시스템(30)에 의해 자기 공명 장치(5)에 전송되는 각도 α에 의하여, 예를 들어, 코일 코드에 의하여, 자기 공명 장치(5)는 자기 공명 장치(5)에 대한 심 코일(28)의 정확한 위치 및 정확한 배향을 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 추가 시스템(30)을 도시한다. 이 시스템(30)에서는, 심 코일(28)이 하부 쉘(26)에 단단히 부착된다. 따라서, 상부 쉘(27')이 피벗 포인트(24)에 대하여 경사질 때, 국부적 코일(25)의 위치 및 배향만이 변화하고, 심 코일(28)의 위치 및 배향은 하부 쉘(26)에 대하여 그리고 이에 따라 자기 공명 장치(5)에 대하여 일정하게 유지된다. 본 실시예에서, 예를 들어, 스위치에 의하여 검출되는 하부 쉘(26)의 위치의 지식은 자기 공명 장치(5)가 또한 심 코일(28)의 위치 및 배향을 결정하는 데에 충분하다.
1: 주 장자석
3: 경사장 시스템
5: 자기 공명 장치
18: 시퀀스 제어 유닛
22: 무선 주파수 시스템
25: 국부적 코일
26: 하부 쉘
27: 상부 쉘
28: 심 코일

Claims (21)

  1. 심 코일(shim coil)(28)에 의해, 자기 공명 장치(5)가 발생하는 자기장의 불균일(inhomogeneities)을 보상하기 위한 방법으로서,
    검사중인 대상(O)에 상기 심 코일(28)을 배열하는 단계;
    상기 심 코일(28)의 위치 및 배향을 자동으로 결정하는 단계;
    상기 자기장의 불균일을 결정하는 단계; 및
    상기 심 코일(28)의 위치 및 배향에 따라 심 코일(28)에 의해 불균일을 보상하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심 코일(28)의 위치 및 배향을 자동으로 결정하는 단계는, 상기 심 코일(28)의 위치 및 배향을 상기 자기 공명 장치(5)에 자동으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 심 코일(28)의 위치 및 배향의 전송은 인터럽트 메시지 및 코일 코드 중 적어도 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일(28)의 가능한 위치 및 가능한 배향에 대한 제한된 수의 조합들만이 제공되고,
    각각의 조합에 대하여, 상기 심 코일(28)을 통해 흐르는 전류에 따라 상기 자기장이 어떻게 변화하는지에 관한 정보가 존재하고,
    상기 불균일을 보상하는 단계는 상기 심 코일(28)의 결정된 위치 및 배향에 대해 적용하는 상기 정보에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심 코일(28)의 특정 위치 및 특정 배향에 대하여, 상기 자기장을 측정하는 것에 의해, 상기 심 코일(28)을 통해 흐르는 전류에 따라 상기 자기장이 어떻게 변화하는지에 관하여 특정 정보가 결정되고,
    상기 심 코일(28)의 자동으로 결정된 위치 및 배향에 대한 결정된 정보에 기초하여, 상기 심 코일(28)을 통해 흐르는 전류에 따라 상기 자기장이 어떻게 변화하는지에 관하여 정보가 계산되고,
    상기 불균일을 보상하는 단계는 계산된 정보에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 심 코일(28)에 의해, 자기 공명 장치(5)가 발생하는 자기장의 불균일을 보상하기 위한 방법으로서,
    상기 자기장의 불균일을 결정하는 단계; 및
    상기 심 코일(28)의 특정 위치 및 특정 배향을 결정하는 단계 - 상기 심 코일(28)이 상기 특정 위치 및 상기 특정 배향에 놓이는 경우에는 상기 심 코일(28)이 다른 위치에 또는 다른 배향으로 놓이는 경우보다 상기 자기장이 더 균일함 -
    를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 심 코일(28)의 가능한 위치 및 가능한 배향에 대한 제한된 세트의 조합들만이 존재하고,
    각각의 조합에 대하여, 상기 심 코일(28)을 통해 흐르는 전류에 따라 상기 자기장이 어떻게 변화하는지에 관한 정보가 존재하고,
    상기 특정 위치 및 상기 특정 배향을 결정하는 단계는 상기 세트의 조합들 내에서만 상기 특정 위치 및 상기 특정 배향을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 심 코일의 특정 위치 및 특정 배향의 적어도 하나의 조합에 대하여, 상기 자기장을 측정하는 것에 의해, 상기 심 코일(28)을 통해 흐르는 전류에 따라 상기 자기장이 어떻게 변화하는지에 관하여 적어도 하나의 특정 정보가 결정되고,
    상기 심 코일(28)의 상기 특정 위치 및 상기 특정 배향의 결정이 수행되고, 여기서, 결정된 상기 적어도 하나의 특정 정보로부터 시작하여, 상기 심 코일(28)의 상기 특정 위치 및 상기 특정 배향이 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 자기 공명 장치(5)를 위한 시스템으로서,
    시스템(30)은 국부적 코일(25), 심 코일(28), 및 상기 시스템(30)을 자기 공명 장치(5)에 단단히 결합시키는 결합 디바이스(26)를 포함하고,
    상기 결합 디바이스(26)는 상기 자기 공명 장치(5)에 단단히 탑재되도록 구성되고,
    상기 시스템(30)은 한쪽 측면에 있는 상기 국부적 코일(25) 및 상기 심 코일(28) 중 적어도 하나와 다른쪽 측면에 있는 상기 결합 디바이스(26) 사이의 위치 및 배향 관계를 변화시키도록 구성되는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시스템(30)은 상기 심 코일(28)과 상기 결합 디바이스(26) 사이의 현재의 위치 및 배향 관계가 상기 자기 공명 장치(5)에 의해 검출될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 시스템(30)은 한쪽 측면에 있는 상기 국부적 코일(25) 및 상기 심 코일(28) 중 적어도 하나와 다른쪽 측면에 있는 상기 결합 디바이스(26) 사이의 제한된 수의 위치 및 배향 관계들만이 존재하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 시스템(30)은 한쪽 측면에 있는 상기 국부적 코일(25) 및 상기 심 코일(28) 중 적어도 하나와 다른쪽 측면에 있는 상기 결합 디바이스(26) 사이의 위치 및 배향 관계가 상기 국부적 코일(25) 및 상기 심 코일(28) 중 적어도 하나가 상기 결합 디바이스(26)에 대하여 기울일 수 있는 경사각(α)에 의해서만 정의되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 시스템(30)은 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 자기장을 발생하고 상기 자기장의 불균일을 자기 공명 장치(5)의 심 코일(28)에 의해 보상하기 위한 자기 공명 장치로서,
    상기 자기 공명 장치(5)는 주 장자석(main field magnet)(1), 경사장 시스템(gradient field system)(3), 적어도 하나의 RF 안테나(4), 및 상기 경사장 시스템(3)과 상기 적어도 하나의 RF 안테나(4)를 제어하고, 상기 적어도 하나의 RF 안테나(4)에 의해 검출된 검사중인 대상(O)의 측정 신호들을 수신하고, 상기 측정 신호들을 평가하기 위한 제어 디바이스(10)를 포함하고,
    상기 심 코일(28)은 상기 심 코일(28)의 위치 및 배향을 결정하기 위하여 그리고 위치 및 배향에 관한 정보를 상기 자기 공명 장치(5)에 전송하기 위하여 상기 검사중인 대상(O)에 배열되도록 구성되고,
    상기 자기 공명 장치(5)는 상기 자기장의 불균일을 결정하고 상기 심 코일(28)의 위치 및 배향에 따라 상기 심 코일(28)에 의하여 불균일을 보상하도록 구성되는 자기 공명 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 자기 공명 장치(5)는 적어도 하나의 스위치(31)를 포함하고, 적어도 하나의 스위치(31)에 의하여 상기 심 코일(28)의 위치 및 배향이 결정될 수 있고,
    상기 자기 공명 장치(5)는 상기 심 코일(28)을 상기 자기 공명 장치(5)의 나머지(remainder)에 대해 고정된 위치 및 배향 관계로 배열하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 스위치는 위치 및 배향 관계에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 자기 공명 장치(5)는 각도 인코더(angle encoder)를 포함하고, 상기 각도 인코더에 의하여 상기 심 코일(28)의 위치 및 배향이 결정될 수 있고,
    상기 자기 공명 장치(5)는 상기 심 코일(28)을 상기 자기 공명 장치(5)의 나머지에 대해 고정된 위치 및 배향 관계로 배열하도록 구성되고, 상기 각도 인코더는 상기 자기 공명 장치(5)의 나머지와 상기 심 코일(28) 사이의 경사각(α)을 검출하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 장치.
  17. 자기장을 발생하고 상기 자기장의 불균일을 자기 공명 장치(5)의 심 코일(28)에 의해 보상하기 위한 자기 공명 장치로서,
    상기 자기 공명 장치(5)는 주 자석(main magnet)(1), 경사장 시스템(3), 적어도 하나의 RF 안테나(4), 및 상기 경사장 시스템(3)과 상기 적어도 하나의 RF 안테나(4)를 제어하고, 상기 적어도 하나의 RF 안테나(4)에 의해 검출된 검사중인 대상(O)의 측정 신호들을 수신하고, 상기 측정 신호들을 평가하기 위한 제어 디바이스(10)를 포함하고,
    상기 자기 공명 장치(5)는 상기 자기장의 불균일을 결정하고, 상기 심 코일(28)의 특정 위치 및 특정 배향을 결정 - 상기 심 코일(28)이 상기 특정 위치 및 상기 특정 배향에 놓이는 경우에는 상기 심 코일(28)이 다른 위치에 또는 다른 배향으로 놓이는 경우보다 자기장이 더 균일함 -
    하도록 구성되는 자기 공명 장치.
  18. 제14항, 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 공명 장치(5)는 제9항 또는 제10항에 청구된 바와 같은 시스템(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 장치.
  19. 제14항, 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 공명 장치(5)는 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 장치.
  20. 컴퓨터-판독가능 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은,
    상기 컴퓨터 프로그램이 자기 공명 장치(5)의 제어 디바이스(10)에서 실행될 때 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 방법의 단계들 전부를 수행하기 위하여 프로그램 수단을 갖는 상기 자기 공명 장치(5)의 프로그램 가능한 제어 디바이스(10)의 메모리 저장소 내로 직접 로딩될 수 있는 컴퓨터 프로그램.
  21. 전자적으로 판독 가능한 제어 정보들이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능 기록 매체(computer readable recording medium)로서,
    자기 공명 장치(5)의 제어 디바이스(10)에서 상기 컴퓨터 판독가능 기록 매체의 사용시에, 상기 제어 정보들이 제1항 내지 제3항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성되는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
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