KR101836338B1

KR101836338B1 - Mri의 다단 전력 증폭기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101836338B1
Application number: KR1020160143764A
Authority: KR
Inventors: 서증훈; 류연철; 김경남; 정준영
Original assignee: 가천대학교 산학협력단; (의료)길의료재단
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-03-08

Abstract

본 기술은 MRI의 다단 전력 증폭기 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 구체적인 예에 따르면, 자력발생부 외부 인접된 위치에서 적어도 하나의 RF 신호를 1차 증폭하여 전송하고, 자력발생부 내부에 마련된 RF 코일의 근접된 위치에서 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할한 후 크기 및 위상 제어하고 분할된 RF 신호를 각 채널의 RF 코일로 전달함에 따라, 기존의 온 코일전력 증폭기의 전송선에 의한 전력 손실을 줄여 기 정해진 고출력 전력을 MRI로 제공할 수 있고, 전력 증폭기의 2단으로 마련함에 따라 전력 증폭기의 전체 크기 및 발열을 줄일 수 있게 된다.

Description

MRI의 다단 전력 증폭기 및 그 제어방법{MULTI-STAGE POWER AMPLIFICATION OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 자기공명영상장치(Magnetic Resonance Imaging; MRI)에서 다채널 RF 코일에 고주파 전력을 공급하는 코일 일체형 다단 전력 증폭기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

MRI는 자력(혹은 전기력)에 의하여 발생하는 자기장에 위치한 생체조직들의 자기공명현상을 이용하여 생체조직들에 대한 단층상 및 화학적 결합 상태정보를 획득하는 장치로서, 검사의 대상이 되는 생체조직에 공명에너지를 인가하기 위한 목적으로 고주파신호파형을 증폭하는 증폭기를 포함한다.

이때, MRI의 증폭기출력신호는 증폭기에서 코일까지의 전력을 전달하는 전송선을 통과하는 과정에서 전력손실이 발생하게 되며, 특히 다채널 송신을 위한 MRI 시스템을 구성할 경우 전송선에 의한 전력 손실이 더욱 심각하게 발생한다.

이러한 전력 손실을 방지하기 위해 전력효율이 높은 증폭기를 고주파신호 전송의 가장 끝 단계인 코일에 설치하는 RF송신코일 일체형 전력 증폭기(On Coil Power Amplifier)가 제안되었으나 지금까지 개발된 고주파 고출력 전력 증폭기 소자들은 동작 특성에서 영상화에 필요한 주파수 범위에서 선형성과 전압(혹은 전류) 이득이 의료용 MRI에 사용될 정도의 성능을 보여주지 못하였다.

이러한 한계를 극복하기 위한 방법으로 고주파 전력 증폭을 두 단으로 나누어 수행하는 전력 증폭기 조합을 코일에 일체형으로 구성하는 연구가 진행되었으나 이 경우 증폭기 모두가 코일단에 위치하게 되여 오히려 증폭기의 크기가 커지고 증폭 시 발생하는 열을 충분히 제거하지 못하는 문제점으로 실용화되지 못하였다.

공개특허 10-2013-0020422(공개일: 2013.02.27)

본 발명은 종래 증폭기 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 전송선에 의한 전력 손실을 줄여 기 정해진 고출력 전력 세기의 RF 신호를 MRI의 RF 코일로 제공할 수 있는 MRI용 RF 코일 일체형 전력증폭기 및 그 제어방법을 제공하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, RF 신호의 고효율 전력 증폭기를 다단으로 마련하고 다채널을 구성함에 따라 코일과 일체형으로 구성될 전력 증폭기부의 크기 및 발열현상을 줄일 수 있는 MRI용 고주파 고출력 증폭기 및 그 제어방법을 제공하고자 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제는,

자력발생부의 정자계의 자력과 다채널 RF 코일의 고주파를 이용하여 피사체의 영상을 획득하는 MRI의 송신용 다채널 RF 코일의 전력 증폭기에 있어서, 상기 자력발생부의 인접된 위치에서 발생된 적어도 하나의 RF 신호를 1차 증폭하여 전송하는 전력 증폭부; 및 자력발생부 내부에 마련된 다채널 RF 코일과 근접한 위치에서 2차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할여 이를 각 채널의 RF 코일로 전달하는 추가 전력 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 전력 증폭부는,

기 정해진 제1 전력 세기의 적어도 하나의 RF 신호를 생성하는 RF 발생모듈;

상기 적어도 하나의 RF 신호의 출력을 제어하는 동작 제어 모듈; 및

상기 동작 제어 모듈의 제어에 의거 수신된 RF 신호 각각에 대하여 기 정해진 제2 전력 세기로 증폭하는 증폭 모듈을 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 증폭 모듈은, 기 적어도 하나의 RF 코일 입력신호채널의 수와 동일한 수의 증폭기로 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 추가 전력 증폭부는, 상기 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 수신하여 적어도 하나의 채널로 분할하고 분할된 적어도 하나의 RF 신호의 위상 및 크기를 제어 및 증폭하는 RF 증폭 모듈; 및 상기 분할된 적어도 하나의 RF 신호를 수신하여 고주파를 방사하는 적어도 하나의 RF 코일 모듈을 더 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 RF 코일 모듈은, 분할된 적어도 하나의 RF 신호의 수와 동일한 수의 증폭기로 구비될 수 있다.

바람직하게 상기 증폭기는, 수신된 RF 신호를 분할하여 인식하고, 상기 분할된 RF 신호의 크기와 매칭되도록 온/오프 스위칭을 반복하여 출력되는 신호를 조합하여 적어도 하나의 RF 신호의 고출력 고효율로 증폭하는 클래스 D 소자로 구비될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다단 전력 증폭기를 이용한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 MRI의 다단 전력 증폭기의 제어 방법은, 자력발생부의 정자계의 자력과 다채널 RF 코일의 고주파를 이용하여 피사체의 영상을 획득하는 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기의 제어 방법에 있어서, 상기 자력발생부의 인접된 위치에서 발생된 적어도 하나의 RF 신호를 1차 증폭하여 전송하는 단계; 자력발생부 내부에 설치된 다채널의 RF 코일의 근접된 위치에서 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할한 후 각 채널에 대응되어 기 설정된 크기 증폭 및 위상 제어하는 단계; 및 분할된 RF 신호를 각 채널의 적어도 하나의 RF 코일로 전달하여 기 정해진 고출력 고주파를 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 자력발생부 외부 인접된 위치에서 적어도 하나의 RF 신호를 1차 증폭하여 전송하고, 자력발생부 내부에 마련된 다채널 RF 코일의 근접된 위치에서 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할한 후 크기 및 위상 제어하고 분할된 RF 신호를 각 채널의 RF 코일로 전달함에 따라, 기존의 온 코일전력 증폭기의 전송선에 의한 전력 손실을 줄여 기 정해진 고출력 전력을 MRI로 제공할 수 있고, 전력 증폭기를 다단 고효율 소자로 마련함에 따라 전력 증폭기의 크기 및 발열을 줄일 수 있는 효과를 얻는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 MRI의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기의 전력 증폭부의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기의 추가 전력 증폭부의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기의 회로도를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기 설치 상태를 보인 예시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, 혹은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 위치를 특정할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 자기공명영상(Magnetic Resonance Image: MRI) 장치(S)의 개략적인 구성도를 나타낸 도이다. 도 1을 참조하면, MRI(S)는 자력발생부 외부 인접된 위치에서 적어도 하나의 RF 신호를 1차 증폭하여 전송하고, 자력발생부 내부에 마련된 다채널 RF 코일의 근접된 위치에서 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할한 후 크기 및 위상 제어하고 분할된 RF 신호를 각 채널의 RF 코일로 전달하도록 구비될 수 있으며, 이러한 MRI(S)의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기는 전력 증폭부(100) 및 RF 증폭 모듈(module)과 RF 코일 모듈이 통합된 추가 전력 증폭부(200)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 MRI(S)는 인체의 머리부분을 영상화 하기 위한 실시예로 본 실시 예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

여기서, MRI(S)는 피사체의 생체 조직에 대한 정보를 포함하는 영상을 비침습적으로 획득하는 장치로서, 자력에 의하여 발생하는 자기장을 이용하여 피사체에 대한 진단 영상을 획득하는 장치가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

전력 증폭부(100)는 개방 공간에 정자계로 형성하는 자력을 발생하는 자력발생부(10)의 외부 인접된 위치에서 적어도 하나의 RF 신호를 펄스 파형 형태로 발생 및 증폭하여 추가 전력 증폭부(200)로 전송하도록 구비될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 전력 증폭부(100)는 추가 전력 증폭부(200)의 일 예인 RF 코일로 출력될 파형을 증폭하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 RF 신호가 4개인 것을 도 5에 일례로 설명하고 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 또한 전력 증폭부(100)의 RF 발생모듈(110)은 목적에 따라 동작제어모듈(120) 내부에 구성될 수 있다.

추가 전력 증폭부(200)는, 자력발생부(10)의 내부에 마련된 다채널 RF 코일의 근접 위치에 마련되고 전력 증폭부(100)의 적어도 하나의 RF 신호를 수신하여 분할한 후 2차 증폭하여 다 채널 RF 코일에 각각 전달할 수 있다.

이에 MRI는 RF 코일에서 생성된 고주파 및 자력발생부의 정자계 자력을 이용하여 피사체의 자기적 성질이 측정할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 전력 증폭부(100)의 세부적인 구성을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다단 전력 증폭기의 추가 전력 증폭부(200)의 세부적인 구성을 보인 도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다단 전력 증폭기의 회로도를 나타낸 도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 MRI의 다단 전력 증폭기 설치 상태를 보인 예시도이다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 전력 증폭부(100)는 기 정해진 전력 세기의 RF 신호를 생성하고 생성된 RF신호를 1차 증폭하여 추가 전력 증폭부(200)로 전달하도록 구비될 수 있으며, 이에 따라 전력 증폭부(100)는 RF 발생 모듈(110), 동작 제어 모듈(120) 및 증폭 모듈(130)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따른 각 모듈은 독립하여 동작 가능한 단위를 나타내며, 소프트웨어 모듈 및 하드웨어 모듈을 모두 포함한다.

도 2에 도시된 MRI(S)는 본 발명의 실시 예와 관련된 구성요소만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2 내지 도 5에 도시된 구성요소들 외에 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 본 발명의 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

우선, RF 발생 모듈(110)은 피사체의 생체 조직에 대한 영상을 획득하기 위한 자력을 생성하기 위한 적어도 하나의 RF 신호를 발생하기 위한 모듈로서, 적어도 하나의 RF 신호는 설명 상의 편의를 위해 4개의 RF 신호를 생성하는 것을 일 례로 설명하고 있으나 이에 한정하지 아니한다. 여기서, 각 RF 신호는 추가 전력 증폭부(200)의 적어도 하나의 RF 코일로 출력될 소정 전력 세기를 가지는 펄스 형태의 파형이다.

또한 동작 제어 모듈(120)은 RF 발생 모듈(110)에서 발생된 적어도 하나의 RF 신호의 각 RF 신호는 증폭 모듈(130)의 각 증폭기(131-134)로 전달하는 기능을 수행하며 예를 들어, 수신된 각 RF 신호는 증폭 모듈(130)의 각 증폭기에 의거 1차 증폭된 후 추가 전력 증폭부(200)로 전달될 수 있다. 증폭 모듈(130)은 일부 개방형 공간에

정자계로 형성하는 자력을 발생하는 자계발생부(10)의 외부 인접된 근처에 마련될 수 있다.

여기서 자계발생부(10)는, 차폐공간을 정자계(static magnetic field)로 형성하는 자력을 발생시킨다. 예를 들어 설명하면, 본 실시 예에 따른 자력 발생 모듈(210)은 자기장의 세기가 약 0.2 내지 0.3 테슬라(tesla)인 영구자석, 전자석 또는 초전도 전자석을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 전력 증폭부(100)의 증폭기 각각은, 하나의 RF 신호를 분할하여 인식하고, 상기 분할된 RF 신호의 크기와 매칭되도록 온/오프 스위칭을 반복하여 출력되는 신호를 조합하여 하나의 RF 신호의 고출력 고효율로 증폭하는 클래스 D 소자로 구비될 수 있으며, 클래스 A, B, 및 AB 등의 증폭기를 사용할 수 있으며 이에 한정하지 아니한다. 이때 생성된 RF 신호를 분할하고 스위칭하며, 조합하여 증폭하는 일련의 과정은 본 발명의 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

증폭 모듈(130)의 각 증폭기(131-134)는 각 RF 신호를 증폭하는 기능을 수행하며 인체내 자기장 분포를 원하는 대로 조작하기 위한 기본적 크기 및 위상에 대한 조작이 가능하도록 하는 제어를 수행한다. 이러한 증폭 모듈(130)의 각 RF 신호는 동작 제어모듈(120)의 제어에 의해 추가 전력 증폭부(200)로 전달할 수 있다.

한편, 전력 증폭부(100)는 MRI(S)의 복수의 엘리먼트들에 대한 고장 진단을 수행하는 기능을 더 포함할 수 있으며, 이러한 복수의 엘리먼트의 고장 진단을 수행하는 복수의 진단 모듈(140)을 더 배치될 수 있다.

이때, 진단 모듈(140)은 복수의 엘리먼트들 각각에 대한 과거의 고장 이력을 참조하여 결정될 수 있도록 고장 빈도를 기록하는 기능을 수행하며, 이러한 고장 빈도는 각 모듈별 과거의 고장 이력을 참조하여 결정될 수 있다.

예를 들어 설명하면, MRI(S)의 엘리먼트들 중 고장이 빈번한 엘리먼트들은 파워 스테이지 토폴로지(power stage topology) 유닛, 파워 메니지먼트(power management) 유닛, 전기적 절연(electrical isolation) 유닛, 로드 및 증폭기 보호(load and amplifier protection) 유닛, 전류 제한 전위차계(current limit potentiometer), 외부 동기화 과실 보호 장치(external synchronization fault protection device), 노이즈 필터(noise filter), 커맨드 처리(command processing) 유닛, 전류 루프 및 변조 제어(current loop and modulation control) 유닛, 클럭 동기화(clock synchronization) 장치, 아날로그 및 디지털 입출력장치(Analog and Digital I/O) 및 제어 및 상태 지시기들(controls and status indicators)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이에 따라, 본 실시 예에 따른 진단 모듈(140)은 상기에서 기재된 고장이 빈번한 모듈들 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 진단 모듈(140)은 하나의 집약된 보드(board) 형태로 구현될 수 있다. 즉, 각 모듈에 대한 각각의 진단 모듈(125)은 각 모듈에 대응하여 하나의 보드로 마련될 수 있다.

또한 진단 모듈(140)의 각 모듈별 진단 결과에 따라 동작 제어 모듈(120)는 해당 채널의 RF 신호의 출력을 단속하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호에 의거하여 RF 발생 모듈(110)의 RF 신호가 증폭 모듈(130)을 통해 추가 전력 증폭부(200)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

이에 전력 증폭부(100)에서 생성된 적어도 하나의 RF 신호는 1차 증폭하여 추가 전력 증폭부(200)로 전달할 수 있다.

한편, 추가 전력 증폭부(200)는 전력 증폭부(100)로부터 제공된 적어도 하나의 RF 신호를 2차 증폭하여 다 채널의 적어도 하나의 RF 코일에 전달함에 따라 피사체에 대한 진단영상을 획득하기 위하여 피사체의 자기적 성질을 측정한다. 이에 추가 전력 증폭부(200)는 필요에 의하여 RF 증폭 모듈(230) 및 RF 코일 모듈(250)을 포함할 수 있다.

예를 들어 설명하면, 추가 전력 증폭부(200)는 RF 코일 모듈(220)을 이용하여 발생된 고주파를 발생시키고, 이에 MRI에서는 자력 발생부(10)에 의하여 발생된 정자계의 자력과 RF 코일의 고주파를 이용하여 피사체의 영상을 획득할 수 있다.

설명 상의 편의를 위해, 본 발명의 실시 예에서 RF 코일 모듈(220)은 각 채널 당 4개의 RF 코일로 구비하는 것을 일례로 설명하고 있으나, 경사자계를 발생하기 위한 경사자계 코일들을 더 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

이에 따라 도 3 내지 도 5에서 하나의 추가 전력 증폭부(200)에 대해 RF 증폭 모듈(230)은 각 채널 당 4개의 증폭기만을 도시하고 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 MRI(S)의 RF 증폭 모듈(230)의 증폭기의 수는 이에 한정하지 아니한다.

즉, 추가 전력 증폭부(200)는 RF 코일 모듈(250)를 이용하여 고주파를 발생할 수 있다.

RF 증폭 모듈(230)은, 자력발생부(10)의 내부에 RF 코일 모듈(250)의 근접 위치에 설치되고 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호의 각 RF 신호를 한 채널 당 4개의 RF 신호로 분할하고 분할된 각 RF 신호의 크기 및 위상을 각 RF 코일에 대응되어 기 설정된 값으로 증폭 및 제어한다. 이에 RF 증폭 모듈(230)은 16개의 증폭기(231-246)으로 구비될 수 있고, 이에 각 채널 별 증폭된 RF 신호는 RF 코일 모듈(250)의 각 RF 코일(251-266)로 전달된다. 이때 상기 증폭기(231-246)는 전술한 클래스 D 소자로 구비될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.

RF 코일 모듈(250)의 각 RF 코일(251-266)은 피사체의 진단영상을 획득하고자 하는 관심영역의 스핀들을 여기(excitation)시키기 위한 최종 고주파 신호를 발생시킨다. 이에 따라, 자력발생부(10)는 차폐공간을 정자계(static magnetic field)로 형성하는 자력을 발생하고 RF 코일 모듈(250)의 각 RF 코일은 특정 공간에 고주파의 RF 필드를 형성함에 따라, 형성된 RF 필드로 인하여 세차 운동하는 스핀들로 부터 나오는 자기공명신호를 수신 코일들이 수신할 수 있도록 한다.

즉, 추가 전력 증폭부(200)는 자력발생부(10)의 외부 근접된 위치에서 위치에서 1차 증폭된 RF 신호를 다 채널로 분할한 후 분할된 다 채널의 RF 코일에 대응되어 기 정해진 크기 및 위상으로 2차 증폭 및 제어되므로, 기존의 온 코일전력 증폭기의 전송선에 의한 전력 손실을 줄여 기 정해진 고출력 전력을 MRI로 제공할 수 있고, 전력 증폭기의 2단으로 마련함에 따라 전력 증폭기의 전체 크기 및 발열을 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 다른 양태에 의한 MRI의 다단 전력 증폭기 제어 방법은, 자력발생부의 정자계의 자력과 다채널 RF 코일의 고주파를 이용하여 피사체의 영상을 획득하는 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기의 제어 방법에 있어서, 상기 자력발생부의 인접된 위치에서 발생된 적어도 하나의 RF 신호를 1차 증폭하여 전송하는 단계; 자력발생부 내부에 설치된 다채널의 RF 코일의 근접된 위치에서 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할한 후 각 채널에 대응되어 기 설정된 크기 증폭 및 위상 제어하는 단계; 및 분할된 RF 신호를 각 채널의 적어도 하나의 RF 코일로 전달하여 기 정해진 고출력 고주파를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명의 실시 에에 따른 MRI의 다단 전력 증폭기 제어 방법은, 도 1 내지 도 3에서 전술한 상기의 1차 전력 증폭부(100) 및 RF 코일 모듈과 RF 증폭 모듈이 포함된 추가 전력 증폭부(200)의 각 구성에서 수행되는 기능을 나타내며 자세한 원용은 생략한다.

한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)를 포함한다.

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

자력발생부 외부 인접된 위치에서 적어도 하나의 RF 신호를 1차 증폭하여 전송하고, 자력발생부 내부에 마련된 RF 코일의 근접된 위치에서 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할한 후 크기 및 위상 제어하고 분할된 RF 신호를 각 채널의 RF 코일로 전달함에 따라, 기존의 온 코일전력 증폭기의 전송선에 의한 전력 손실을 줄여 기 정해진 고출력 전력을 MRI로 제공할 수 있고, 전력 증폭기의 2단으로 마련함에 따라 전력 증폭기의 전체 사이즈 및 발열을 줄일 수 있는 MRI의 다단 전력 증폭기 및 그 제어방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, MRI의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims

자력발생부의 정자계의 자력과 다채널 RF 코일의 고주파를 이용하여 피사체의 영상을 획득하는 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기에 있어서,
상기 자력발생부의 인접된 위치에 설치되고 적어도 하나의 RF 신호 수와 동일한 수의 증폭기로 구비되며, 발생된 적어도 하나의 RF 신호의 위상 및 크기를 제어한 후 1차 증폭하여 전송하는 전력 증폭부; 및
상기 다채널 RF 코일이 근접된 자력발생부의 내부 위치에 마련되고, 1차 증폭된 다수의 RF 신호 중 각 RF 신호에 대해 적어도 하나의 채널로 분할하고 분할된 적어도 하나의 RF 코일 입력 신호 채널수와 동일한 수의 증폭기를 구비하여 1차 증폭된 다수의 RF 신호 중 각 RF 신호에 대해 적어도 하나의 채널로 분할하고 분할된 각 채널의 RF 신호의 크기 및 위상 제어한 후 각각의 RF 신호를 각각의 RF 코일로 전달하는 추가 전력 증폭부를 포함하되,
상기 증폭기는
수신된 RF 신호를 분할하여 인식하고, 상기 분할된 RF 신호의 크기와 매칭되도록 온/오프 스위칭을 반복하여 출력되는 RF 신호를 하나로 조합함에 따라 수신된 RF 신호를 고출력 고효율로 증폭하는 클래스 D 소자로 구비되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 MRI의 다단 전력 증폭기.
제1항에 있어서, 상기 전력 증폭부는,
기 정해진 제1 전력 세기의 적어도 하나의 RF 신호를 생성하는 RF 발생모듈;
상기 적어도 하나의 RF 신호의 출력을 제어하는 동작 제어 모듈; 및
상기 동작 제어 모듈의 제어에 의거 수신된 적어도 하나의 RF 신호 각각에 대해 기 정해진 제2 전력 세기로 증폭하는 증폭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 MRI의 다단 전력 증폭기.
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제2항에 있어서, 상기 추가 전력 증폭부는,
상기 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 수신하여 적어도 하나의 채널로 분할하고 분할된 적어도 하나의 RF 신호의 위상 및 크기를 제어 및 증폭하는 RF 증폭 모듈; 및
상기 분할된 적어도 하나의 RF 신호를 수신하여 고주파를 발생하는 적어도 하나의 RF 코일 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 MRI의 다단 전력 증폭기.
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자력발생부의 정자계의 자력과 다채널 RF 코일의 고주파를 이용하여 피사체의 영상을 획득하는 MRI의 다채널 RF 코일의 전력 증폭기의 제어 방법에 있어서,
상기 자력발생부의 인접된 위치에 설치된 적어도 하나의 RF 신호의 수와 동일한 수의 증폭기에서 발생된 적어도 하나의 RF 신호의 크기 및 위상을 제어한 후 1차 증폭하여 전송하는 단계;
상기 다채널 RF 코일이 근접된 자력발생부의 내부 위치에 마련되고, 1차 증폭된 다수의 RF 신호 중 각 RF 신호에 대해 적어도 하나의 채널로 분할하며 분할된 적어도 하나의 RF 코일 입력 신호 채널수와 동일한 수의 증폭기에 의해 1차 증폭된 적어도 하나의 RF 신호를 적어도 하나의 채널로 분할한 후 각 채널에 대응되어 기 설정된 크기 증폭 및 위상 제어하는 단계; 및
분할된 RF 신호를 각 채널의 적어도 하나의 RF 코일로 전달하여 기 정해진 고출력 고주파를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 증폭기를 클래스 D 소자로 구비하여 수신된 RF 신호를 분할하여 인식하고, 상기 분할된 RF 신호의 크기와 매칭되도록 온/오프 스위칭을 반복하여 출력되는 RF 신호를 하나로 조합함에 따라 각각의 RF 신호를 고출력 고효율로 증폭하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 MRI의 다단 전력 증폭기 제어방법.