KR101846351B1 - 자기 공명 장치 - Google Patents

Abstract

MR 장치(G)는 B1 자기 필드를 생성하는 적어도 한 개의 몸체 코일(4)과 그리고 B1 자기 필드를 통해 경로형성되고 그리고 B1 자기 필드에 의해 유도된 전압을 차단하는 적어도 한 개의 주파수 필터(10)를 가지는 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 포함하고, B1 자기 필드를 통해 경로형성된 무선주파수 선(8)의 적어도 한 구역은 적어도 한 개의 인쇄 회로 기판(14)상에 인쇄 회로 기판 기술로 구현되고 그리고 정보-전달 신호는 B1 자기 필드에 의해 유도된 전압의 주파수와는 다른 주파수(ZF)에서 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 통해서 송신될 수 있다. 본 발명은 특히 MR 장치의 환자 침상에 적용될 수 있다.

Description

자기 공명 장치{MAGNETIC RESONANCE DEVICE}

본 발명은 B1 자기 필드를 생성하는 적어도 한 개의 몸체 코일 및 B1 자기 필드를 통해 경로형성되는 적어도 한 개의 무선주파수 선을 포함하고 B1 자기 필드에 의해 유도되는 전압을 차단하기 위한 적어도 한 개의 주파수 필터를 가지는 자기 공명(MR)장치에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들어, MR 장치의 환자 침상에 적용될 수 있다.

오늘날 실행되는 자기 공명(MR) 단층촬영에서, 높은 신호 대 잡음비("Signal-to-Noise Ratio"; SNR)를 가지는 이미지는 일반적으로 "국소 코일"("루프"라고도 불림)이라고 알려진 것을 사용하여 얻어진다. 이 경우 측정 대상물의 여기된 핵은 국소 코일에서 전압을 유도하며 이 전압은 저잡음 전치증폭기(LNA)에 의해 증폭되고 MR 장치의 MR 수신 시스템의 수신기(수신 전자장치)에 케이블 연결을 거쳐 MR 주파수에서 최종적으로 전달된다.

고해상도 이미지에서도 신호 대 잡음비를 개선하기 위해, "하이-필드(high-field)" 시스템으로 알려진 장치가 이용된다. 그러한 시스템의 기본 필드 강도는 현재 3 테슬라(T) 및 그 이상까지의 범위이다. 존재하는 수신기의 수 보다 더 많은 국소 코일 또는 루프를 MR 수신 시스템에 연결하는 것이 종종 가능하기 때문에, 스위칭 매트릭스(switching matrix)("RCCS"라고도 알려짐)가 국소 코일과 수신기 사이에 설치되었다. 상기 스위칭 매트릭스는 현재 활성 수신 채널[각각 하나 이상의 국소 코일(local coil)을 가짐]을 존재하는 수신기로 경로형성하거나 이어준다. 이는 존재하는 수신기보다 더 많은 수의 국소 코일을 연결하는 것이 가능하다는 것을 의미하며, 그 이유는 전신 적용범위에서 FoV["시계(Field of View)" 또는 적용 가시 시계] 또는, 경우에 따라, 자석의 균질 체적에 위치하는 국소 코일만 판독할 필요가 있기 때문이다.

국소 코일은 하나 이상의 코일 요소(안테나 요소 또는 수신 안테나고도 지칭됨)를 가진다. 특히 복수의 코일 요소로 구성되는 국소 코일은 "배열 코일"로 불릴 수 있다. 국소 코일은 전형적으로 적어도 한 개의 코일 요소와, 저잡음 전치증폭기와, 추가 전자 장치 및 배선과, 외함과, 또한 빈번히 MR 장치의 잔여부에 국소 코일을 연결하는 플러그 커넥터를 갖춘 케이블을 포함한다. MR 장치는 특히 적어도 한 개의 MR 수신 시스템을 가진다.

국소 코일은 보통 전신 코일 또는 간단히 "몸체 코일"이라고 불리는 것의 송신 필드(B1 자기 필드)내에 위치한다. 몸체 코일은 신체와 같은, 측정될 대상물을 둘러싸는 대형 코일이며, 그리고 측정 대상물 내에 스핀을 여기하기 위해서 사용된다. 몸체 코일은 원형의 또는 타원형의 B1 자기 필드를 생성한다. B1 자기 필드는 전류가 상기 필드에 위치한 모든 전도체에 유도되게 한다. 특히 더 긴 케이블(전형적으로 동축의 케이블로써 구체화됨)에서, 안테나로써 작용하는 케이블로 인하여 공명 효과로 이어져 높은 전류가 케이블 외장(cable sheath)의 바깥쪽 표면으로 흐르게 할 수 있고, 상기 높은 전류는 열 축적의 결과로써 환자에게 위험을 잠재적으로 제공한다. 전류가 너무 높아서 환자에게 부상의 위험이 관련되기 오래 전에, 또한, B1-유도 전류는 케이블의 전도체 구조에 이차적인 B1 필드를 야기하여, 몸체 코일 송신 필드의 B1 균질성을 파괴할 수 있다.

동축의 케이블의 사용에 관한 다른 문제는 동축의 케이블의 불연속성이 발생하는 경우에, 예를 들어 인쇄 회로 기판에 납땜되거나 또는 동축의 상태가 다른 방식으로 종료되는 경우에 발생한다. 그러한 경우에 전치증폭된 수신 신호는 외장의 안쪽에서 바깥쪽으로 지나갈수 있다. 동축의 케이블이 코일 요소의 길이를 따라서 그리고 그에 근접하게 경로가 연결된다면, 전치증폭된 신호는 국소 코일로 다시 피드백이 될 수 있고, 이 때문에 관련된 국소 코일의 자체 발진을 야기한다. 이 상태에서 국소 코일은 MR 영상화에 사용될 수 없다.

이러한 이유 때문에, 하이 필드 시스템(예를 들어 1.5T 내지 3T이상까지의)에서 수십 cm보다 상당히 더 긴 모든 선 구조는 정재파 트랩(SWT)을 구비하여야 한다. 정재파 트랩은 공명 주파수의 범위에서 전류의 흐름을 억제하는 공명 차단 회로이다. 오늘날 종래 기술 MR 시스템에서, 케이블 상에서 국소 코일로부터 시스템으로 전송되는 신호 뿐만 아니라, 몸체 코일의 송신 주파수 및 국소 코일의 수신 주파수가 동일하고, 그래서 대부분의 경우 두 코일을 가지는 정재파 트랩을 구축하는 해결책이 채택되고, 둘중 한 개의 코일은 두 외장 구역의 내부 외장 표면을 연결하고 그리고 다른 코일은 두 외장 구역의 외부 외장 표면을 연결하며, 또한 각각의 저항을 거쳐 양단부에서 접지된다. 결과적으로, 송신 또는 TX 필드(TX field)에 의해 생성되는 정재파 전류는 동축의 케이블의 외장의 외부 표면에서만 억제되고, 내부 표면에서는 억제되지 않는다. 그렇지 않으면 유효 신호가 또한 억제되기 때문에, 내부 표면에서의 억제는 허용되지 않는다. 비록 소위 "바주카" 밸런-타입 차폐 전류 케이블 트랩("bazooka" balun-type shield current cable trap)과 같은 정재파 트랩의 다른 설계가 기하학적으로 다른 구조를 갖지만, 그들은 그럼에도 불구하고 또한 외장의 외부 표면에서의 전류만 억제하고 MR 주파수에서 내부 표면에서의 전류가 방해받지 않고 흐르는 것을 허용하는 것을 목표로 한다.

오늘날 사용에서 정재파 트랩 체인 또는 "SWT 체인"은 다양한 개별 부분(예를 들어, 인쇄 회로 기판, 외함, 나사, 등)을 갖는 슬리브 밸런으로 구성되어 있고, 그 모든 것은 노동 집약적이고 시간이 걸리는 개별 장착을 필요로 한다. 이는 L/C의 조합으로 이루어진 정재파 트랩은 현재 수작업으로만 권선되며 그리고 MR 용도를 위해 특정하게 만들어진 수작업 제조된 특별한 부품이라는 것을 의미한다. 이는 균형화(현대적인 설계의 정재파 트랩은 인덕턴스는 동축케이블 인덕턴스의 회전수에 의해 정의된다는 사실 때문에 쉽게 조정할 수 없음)에 대한 요구로 이어지고 매우 높은 비용을 초래한다.

동축의 케이블의 사용은 이들은 단순한 연선 또는 다른 해결책보다 대략적으로 5-8 배 더 비싸다는 사실로 인하여 높은 비용으로 이어진다.

게다가, 병렬로 연결된 매우 많은 수의 정재파 트랩은 병렬 연결 배열이 정재파에 관해서 더 낮은 저항으로 이어지기 때문에 정재파에 대하여 장벽 효과를 줄인다.

동축의 케이블의 큰 직경 및 작은 최소 굽힘 반경 때문에, 정재파 트랩은 특히 인덕턴스를 형성하기 위해 권선된 동축 케이블을 수용하기 위해 까다로운 공간 요건을 추가로 가진다. 국부 코일에서 공간 요건은 기계적으로 가요성으로 설계된 국소 코일에서 특히 문제이다.

US 7 777 492 B2은 적절한 신호 생성기에 의해 생성된 유용한 신호를 특히 제1 전기적 장소에서 제2 전기적 장소로 송신하기 위한 배열을 개시한다. 제1 전기적 장소는 용량성으로 결합된 송신 선에 의해 제2 전기적 장소와 연결되어 있다. 분산되거나 집중된 배열로 구성된 커패시터가 이러한 용량성으로 결합된 송신 선을 실현하기 위해 사용될 수 있다. 배열은 부가 장치와 연결될 수 있고, 이러한 부가 장치는 분광계, 추가 신호 생성기, 조정 수단 등을 포함한다. 추가 신호가 부가 장치에 의해 생성되고 제2 전기적 장소에서 제1 전기적 장소로의 방향으로 용량성으로 결합된 송신 선을 통해서 이송된다. 추가 신호가 증폭기에 공급되거나 또는 신호를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 이 배열은 추가로 자기 공명 호환 장치, 자기 공명 영상 시스템 및 자기 공명 에너지를 감지하기 위한 방법과 관련된다.

DE 10 2010 012 393 A1 또는 US 8 547 098 B2는 적어도 한 개의 코일 및 코일을 전자 수신 시스템에 연결하는 적어도 한 개의 동축의 선을 포함하고, 코일은 수신된 신호를 송신 주파수와 다른 적어도 한 개의 전송 주파수로 바꾸기 위한 전처리 장치를 가지고, 동축의 선은 동축의 선의 외장 전도체의 외부 표면 및 내부 표면 양자 모두에서 송신 주파수의 외장 파를 억제하기 위한 트랩 회로를 가지는 적어도 한 개의 정재파 트랩을 가지는 자기 공명 시스템을 개시한다. 이 두 문서는 중간 주파수가 지나가도록 허가하지만, 라모어 주파수(Larmor frequency)에 대하여 장벽 효과를 가지는 정재파 트랩의, 동축의 케이블의 내부 및 외부 전도체에서의 사용을 목표로 한다.

DE 10 2010 031 933 A1 또는 US 2012/0187950 A1는 인쇄 회로 기판이 평판으로써 구현되고 그래서 상부 측 및 바닥 측을 가지며, 그 각각이 길고 짧은 측방향 모서리로 경계지어지는것을 개시한다. 좁은 측면들은 긴 측방향 모서리의 상부 측에서 하부 측까지 연장하고, 그리고 단부 면들은 짧은 측방향 모서리의 상부 측에서 하부 측까지 연장한다. 차폐된 케이블을 위한 많은 종단기는 단부 면들 중 하나에 근접한 상부 측에 배열된다. 종단기 각각은 각 접점으로부터 시작하여, 다른 단부 면의 방향으로 연장하는 인쇄 회로 기판의 각 전도체 트랙에 연결된 적어도 한 개의 접점을 가진다. 각 전도체 트랙은 인쇄 회로 기판에 배열된 자기 공명 용도를 위한 각 국소 코일 또는 상부 측 또는 바닥 측에 배열된 각 추가 차폐된 케이블을 위한 각 추가 종단기의 접점에 연결된다. 국소 코일 및/또는 적어도 한 개의 추가 종단기는 다른 단부 면에 근접하게 배열된다. 전도체 트랙은 상부 측 및 하부측 사이에 배열된 인쇄 회로 기판의 적어도 한 개의 중간 층에서 연장한다. 자기 공명 범위에서의 주파수에 불침투성인 기본 차폐부가 상부 측 및/또는 하부 측에 배열되고, 그리고 자기 공명 범위에서의 주파수에 불침투성이고 기본 차폐부에 전기적으로 연결된 보조 차폐부가 좁은 측면에 배치된다. 이 두 문서는 슬리브 밸런 형태의 정재파 트랩을 가지는 케이블 하니스(cable harness)를 세장형 인쇄 회로 기판으로 바꾸는 것 및 선을 RF 차폐부의 내부에서 경로형성 하는 것을 목표로 한다. MR 주파수에서 전류의 흐름은 차폐부에서 슬리브 밸런에 의해 억제된다.

종래 기술의 단점들 중 적어도 일부를 극복하는 것 및 더 구체적으로는 특히 낮은 비용으로 구현될 수 있는 MR 장치의 B1 자기 필드를 통해 무선주파수 신호를 송신하기 위한 가능성을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

이 목적은 독립 청구항의 특징에 따라 달성된다. 양호한 실시예 변형은 특히 종속 청구항으로부터 얻어진다.

이 목적은 사전 규정된 균질 체적으로 B1 자기 필드를 생성하는 적어도 한 개의 몸체 코일 및 B1 자기 필드 또는 균질 체적을 통해 경로형성되는 적어도 한 개의 무선주파수 선을 포함하고, 적어도 한 개의 무선주파수 선은 B1 자기 필드에 의해 유도된 전압을 차단하기 위한 적어도 한 개의 주파수 필터(일반성의 손실 없이 이하에서 "정재파 트랩"으로 불림)를 가지고, B1 자기 필드를 통해 경로형성되는 무선주파수 선의 적어도 한 구역은 적어도 한 개의 인쇄 회로 기판상에 인쇄 회로 기판 기술로(예를 들어 전도체 트랙으로써) 구현되고 그리고 정보-전달 신호는 B1 자기 필드에 의해 유도된 전압의 주파수 또는, 경우에 따라, 주파수 필터에 의해 차단된 주파수 또는 주파수 대역과는 다른 주파수에서 적어도 한 개의 무선주파수 선을 통해 송신될 수 있는 MR 장치에 의해 달성된다.

상기 MR 장치는 특히 경제적인 비용으로, 다시 말해 일반적으로 알려진 구성요소 배치 기술을 사용하여 생산될 수 있다는 장점을 가진다. 특히 인쇄 회로 기판은 예를 들어 자동 배치 기계["픽-앤-플레이스(pick-n-place)" 기계]를 사용하는, 자동화된 제조 방법에 의해 특히 또한 정재파 트랩을 구현하기 위한, 장착가능하고 그리고 납땜가능한 구성요소로 채워질수 있다. 정재파 트랩의 노동 집약적 및 시간이 걸리는 수동 생산은 생략될 수 있다. 또한 동축의 케이블 또는 동류와 같은 비싼 차폐된 케이블을 사용할 필요가 없다.

MR 장치는 또한 MR 시스템 또는 MR 설비로 불릴 수 있다.

무선주파수 선은 단일 선 또는 복수의 선들(순방향 선 및 복귀 선을 포함)을 포함하는 군으로 구현된다.

무선주파수 선은 구조가 동일할 수 있다. 대안적으로, 적어도 2개의 무선주파수 선들이 서로 다른 특성을 가질수 있다.

정보-전달 신호는 예를 들어, 국소 코일에 의해 생성된 측정 신호, 또는 그로부터 얻어지는 신호(예를 들어 데이터-처리된 및/또는 주파수-이동된 신호)일 수 있다. 정보-전달 신호는 또한 제어 신호 및/또는 클록 신호(clock signal)일 수 있다. B1 자기 필드에 의해 유도된 전압의 주파수로부터 정보-전달 신호의 주파수 분리의 결과로, 동일 선에서 유도된 전류는 동시에 또한 정보-전달 신호를 차단하지 않고 효과적으로 트랩되거나 또는 감쇠될 수 있다. 이는 예를 들어 전도체 트랙으로써, 전형적으로 피복에 의해 차폐되지 않는, 인쇄 회로 기판 기술에서 선의 실시예의 경우에 특히 중요하다.

정보-전달 신호는 예를 들어 원 주파수에 비해서 더 낮은 중간주파수에서 송신될 수 있다. 그 목적을 달성하기 위해서 MR 장치는 원 주파수를 다운믹스하기 위해 사용되는 보조 신호를 생성하는 적어도 한 개의 국소 발진기를 가진다.

인쇄 회로 기판은 예를 들어 그 앞측 및 그 뒤측에, 특히 복수의 선 층을 가진다. 인쇄 회로 기판은 특히 다층 또는 다단의 인쇄 회로 기판이다.

한 실시예에 따르면, 적어도 한 개의 무선주파수 선은 각 임피던스-정합 회로에 적어도 하나의 단부가 연결된다. 이는 무선주파수 선을 통해 전송시 신호의 손실이 감소되게 한다. 동축의 케이블은, 반면에, 그러한 임피던스-정합 회로를 필요로 하지 않는다. 특히, 무선주파수 선의 각각은 적어도 한 개의 임피던스-정합 회로에 연결된다.

개선예에 따르면, 임피던스-정합 회로는 적어도 한 개의 무선주파수 선에 대한 손실-감소된 주파수 범위를 제공하고, 그 주파수 범위를 통해 정보-전달 신호는 정확하게 한 개의 신호 주파수에서 송신될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 임피던스-정합 회로는 적어도 한 개의 무선주파수 선을 위해 손실-감소된 주파수 범위를 제공하고, 그 주파수 범위를 통해 정보-전달 신호는 서로에 대하여 주파수-이동된 복수의 신호 주파수에서 송신될 수 있다. 무선주파수 선의 수는 결과로써 추가로 감소될 수 있다. 이는 또한 "광대역" 임피던스 정합으로 불릴 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 임피던스-정합 회로는 적어도 한 개의 무선주파수 선을 위한 주파수에서 서로 분리된 복수의 손실-감소된 주파수 범위를 제공하고, 그 주파수 범위를 통해서 정보-전달 신호는 서로에 대하여 주파수-이동된 복수의 신호 주파수에서 각 경우에 송신될 수 있다. 이는 또한 "협대역" 임피던스 정합으로 불릴 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 적어도 한 개의 무선주파수 선은 대칭의 선으로 구현되고, 이들은 특히 각 경우에 순방향 선 또는 신호 선 및 복귀 선 또는 접지 선을 가진다. 이는 특히 저-간섭 신호 전송, 및 게다가 또한 전원 공급에 기여하는 직류의 전송을 가능하게 한다.

적어도 한 개의 각 무선주파수 선의 순방향 선 및 복귀 선은 특히 인쇄 회로 기판의 예를 들어 그 앞측 또는 그 뒤측의, 다른 선 층에 배열될 수 있다. 순방향 선 및 복귀 선은 특히 기본적으로 동일한 구조를 가지고, 예를 들어, 복귀 선은 하나 이상의 저항을 통해서, 추가로 접지에 연결되어져 있다.

특히 비용 효율이 높은 실시예에 따르면, 적어도 2개의 무선주파수 선은 공통의 접지, 특히 공통의 복귀 또는 접지 선을 갖는다.

전송 특성을 개선하기 위한 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 한 개의 커패시터가 공통의 무선주파수 선의 순방향 선 및 복귀 선 사이에 연결된다. 커패시터는 특히 pF 범위의 값을 가진다. 커패시터는 예를들면 직렬로 연결된 정재파 트랩 사이에 배치될 수 있다.

추가로 실시예에 따르면, 적어도 한 개의 무선주파수 선은 분기 회로에 전기적으로 연결된다. 이는 직류 신호가 간단한 방식으로 적어도 한 개의 무선주파수 선의 안으로 및 밖으로 루프되게 한다. MR 장치는 그러므로 적어도 한 개의 무선주파수 선을 통해 적어도 한 개의 직류 신호를 송신하기 위한 적어도 한 개의 분기 회로를 가진다.

또 다른 실시예에 따르면, MR장치는 예를들면 중간 주파수를 생성하기 위해, 적어도 한 개의 무선주파수 선을 통해 저-주파수 클록 신호를 송신하도록 구성된다.

추가 실시예에 따르면, 적어도 한 개의 주파수 필터는 SMT 구성요소를 사용하여 구축된다. 이는 특히 저-비용 및 빠른 구성요소 배치(위치설정 및 납땜을 포함)를 가능하게 한다.

또 다른 실시예에 따르면, B1 자기 필드를 통해 경로형성되는 무선주파수 선의 구역은 정확하게 한 개의 인쇄 회로 기판상에 구현되고, 그리하여 조립과 취급을 단순화한다. 상기 구역은 대안적으로 복수의(종속접속) 인쇄 회로 기판으로 구성되는 일렬 상에 구현되고, 그리하여 표준 인쇄 기판 크기에서 그것의 제공을 단순화한다. 인쇄 회로 기판은 예를 들어 기본 물질로 FR4 또는 세라믹을 포함한다.

아직 또 다른 실시예에 따르면, 적어도 한 개의 인쇄 회로 기판은 MR 장치의 MR 환자 침상의 일부분을 이룬다. 이때 무선 주파수 선은 특히 환자 침상의 머리 부분 또는 머리 단부와 발 부분 또는 발 단부를 연결한다.

전술된 특성, 특징, 및 본 발명의 장점 뿐만 아니라, 이들이 달성되는 방식은 개략적인 도면을 참고로 하여 더 상세하게 설명된, 예시적 실시예의 다음의 서술과 관련되어 더 명확하고 그리고 손쉽게 이해하기 쉽게 될 것이다. 설명의 명료성을 위해서, 유사하거나 또는 유사하게 기능하는 요소는 도면에서 동일한 참조 부호로 표지된다.
도 1은 MR 장치의 개략적인 블록도를 도시한다;
도 2는 무선주파수 선을 갖추고 있는 MR 장치의 인쇄 회로 기판의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 3은 도 2로부터 인쇄 회로 기판의 무선주파수 선의 정재파 트랩의 가능한 구현예의 회로도를 도시한다.
도 4는 도 2로부터 인쇄 회로 기판의 무선주파수 선의 정재파 트랩의 추가로 가능한 구현예의 회로도를 도시한다.
도 5는 도 2로부터 인쇄 회로 기판의 임피던스-정합 회로의 가능한 구현예의 회로도를 도시한다.

도 1은 MR 장치(G)의 환자 침상(1)의 개략도를 도시한다. 환자 침상(1)은 머리 단부(2) 및 발 단부(3)을 가지고 사이에 몸체 코일(4)[환자 침상(1)의 일부를 구성하지 않음]에 의해 생성될 수 있는 균질 체적(V)이 위치해 있다. 균질 체적(V)은 환자 침상(1)에 누워있는 환자의 MR측정에 적절한 체적에 적어도 대략적으로 대응한다. MR 장치(G)의 몸체 코일(4)은 예를 들어 고정적이고, 환자 침상(1)이 이에 관하여 변위가능하게 장착된다.

머리 단부(2)는 국소 코일(도시되지 않음)을 연결하기 위한 복수의(이 경우: 4개) 코일 연결기 또는 종단기(5)를 가진다. 종단기(5)는 또한 중간 주파수(ZF)를 낮추기 위한 국소 코일에 의해 수신된 측정 신호의 주파수 변환을 실행한다. 이 목적을 위해 라모어 주파수에서의 원 측정 신호를 중간 주파수 또는 주파수들(ZF)로 다운믹스(downmixing)하기 위한 보조 주파수를 생성하는 국소 발진기(6)가 머리 단부(2)에 존재한다. 특히, 종단기(5)에 의해 사용되는 중간 주파수는 적어도 부분적으로 서로 다를수 있다. 특히 종단기(5)는 서로 다른 중간 주파수(ZF)로 측정 신호를 전할 수 있다.

종단기(5)는 선택된 종단기(5)의 ZF(측정) 신호만 전달되는 방식으로 스위칭 매트릭스(7)에 연결된다.

스위칭 매트릭스(7)는 균질 체적(V)을 통해 이어지는 복수의 무선주파수 선(8)을 통해 환자 침상(1)의 발 단부(3)에 연결되고 그리고 그 지점에서 MR 장치(G)의 MR 수신 시스템(도시되지 않음)에 추가로 연결된다. 그러므로, 국소 코일의 다른 조합의 ZF 측정 신호는 스위칭 매트릭스(7)의 적합한 설정에 의해 무선주파수 선(8)을 통해 송신될 수 있다. 특히, 존재하는 가용 무선주파수 선(8)보다, 더 많은 수의 국소 코일이 이러한 방식으로 존재할수 있다.

게다가, 저-주파수 클록 신호(예를 들어 5 또는 10 MHz의 주파수 값을 가짐)는 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 통해서 또는 선택적으로 전용 신호 선(9)을 통해서 발 단부(3)로부터 환자 침상(1)의 머리 단부(2)로 송신될 수 있다. 이로부터, 라모어 주파수에서의 국소 코일의 MR 측정 신호를 중간 주파수로 다운믹스하기 위해 필요한 고정 주파수 국소 발진기 신호 또는 보조 신호(예를 들어 115 MHz 및 135 MHz의 주파수 값을 가짐)가 현장에서 얻어질 수 있다. 전용 신호 선(9)은 예를 들어 무선주파수 선(8)과 병렬로 연장되는 광 섬유로써 구현될 수 있다.

무선주파수 선(8)의 각각은 도 2에서 더 상세하게 도시된, 정재파 트랩(10) 형태의 복수의 주파수 필터를 가진다. 정재파 트랩(10)은 예를 들어 0.5 μH 및 20 μH사이의 범위에서 자체-인덕턴스 L을 가지는, 예를 들어 인덕터 또는 코일(11)형태의 "초크(choke)"(도 3 참조)로써, 또는 특히 라모어 주파수에 대응하는 공명 주파수를 가지는, 코일(11) 및 커패시터(12)(도 4 참조)를 포함하는 LC 공명 회로형태의 주파수 트랩 또는 간단히 "트랩"으로써 구현될 수 있다. 정재파 트랩(10)은 특히 라모어 주파수에서, B1 자기 필드에 의해 유도된 주파수에서의 전류를 특히 차단한다. 이 경우에 초크로 구체화된 정재파 트랩(10)은 전형적으로 저역통과 특성을 나타내고, 반면에 트랩으로 구체화된 정재파 트랩(10)은 대역 저지 특성을 나타낸다. 비록 초크를 사용하는 정재파 트랩(10)의 구현이 높은 L을 갖는 초크가 또한 더 높은 옴 직렬 저항(Rs)을 소유하기 때문에 트랩을 사용하는 구현과 비교하여 ZF 신호의 더 높은 삽입 감쇠의 결과를 낳더라도, 그럼에도 불구하고 정재파에 관한 장벽 효과도 현저히 더 효과적이다. 무선주파수 선(8)은 또한 "장벽 체인"으로 불릴수 있다.

무선주파수 선(8)은 이 경우 동축의 케이블로써가 아니라, 특히 전도체 트랙 또는 전도체 트랙 구역(13)으로써, 인쇄 회로 기판 기술로 구현된다. 인쇄 회로 기판(14)은 표면 장착 기술(SMT)을 사용하여 정재파 트랩(10)의 구성요소(11 또는 11, 12)로 채워진다. 구성요소(11 또는 11, 12)는 그러므로 특히 SMT 구성요소이고, 따라서 특히 저-비용, 자동화-가능한 구성요소 배치(예를 들어 픽-앤-플레이스 기계) 및 조립을 가능하게 한다. 정재파 트랩(10)은 무선주파수 선(8)의 인접한 전도체 트랙 구역들(13) 사이에 연결된다. 특히 전도체 트랙 구역들(13), 및 결과적으로 이어지는 정재파 트랩들(10) 사이의 간격은, 대략적으로 10cm 내지 40cm에 달할 수 있다.

그런 전도체 트랙 구역(13)은 특히 제조 공정 조건에서 구현하는 것이 간단한 50ohm 과 100ohm 사이의 임피던스를 가질수 있고, 50ohm의 전도체 트랙 구역(13)은 유사한 100ohm 구역보다 더 많은 전류를 소모하지만, 긍정적인 측면은 고장에 덜 민감하고 제작하기 쉽다는 것이다.

인쇄 회로 기판(14)은 특히 0.5 와 3 미터 사이의 길이(LP)를 가질수 있다. 이는 일련의 종속 접속된 개별 인쇄 회로 기판형태 다수의 조각 또는 단일 조각으로 존재할수 있다.

하지만, 전체로써 무선주파수 선(8)의 직접 연결부를 갖는 인쇄 회로 기판구성의 경우에, 높은 부정합 손실이 발생하고 그 이유는 중간 전도체 트랙 구역(13)의 작은 기생 누출 커패시턴스와 함께 정재파 트랩(10)의 높은 인덕턴스가 수 킬로옴의 높은 특성 파 저항을 가지는 저역통과 선을 형성하기 때문이다. 그러므로 특히 측정 신호의 신호 손실을 낮게 유지하기 위해, 상대적으로 높은-임피던스 무선주파수 선(8)이 - 심지어 중간 주파수에서도 - 적어도 대략적으로 무선주파수 선(8)의 높은 특성 파 임피던스에 시스템 임피던스를 정합하는 각 임피던스-정합 회로(15)에 양쪽 측(즉 머리 측 및 발 측 에서)에서 각각 연결된다.

상기 임피던스-정합 회로(15)는 그러므로 중간 주파수(이경우에 대략 10MHz주위의 범위에 놓인, 예를 들어 7.5MHz 와 12.5MHz 사이, 예를 들어 8MHz 및 12MHz에서)를 위한 무선주파수 선(8)을 그것에 연결된 MR 장치(G)의 50-ohm 임피던스 저항에 예를 들어 머리 측에서 국소코일(들)의 종단기(5)의 출력 증폭기의 소스 임피던스에 정합하는 것을 제공한다,

도 5는 코일(15a) 및 직렬로 연결된 2개의 커패시터(15b)를 포함하는 임피던스-정합 회로(15)의 가능한 실시예를 도시한다. 접지 연결(GND)이 커패시터(15b) 사이의 회로에 삽입된다. 임피던스-정합 회로(15)는 인쇄 회로 기판(14)에 배치될 수 있고, 이 경우에 그 전기 구성요소들(15a, 15b)은 SMT 구성요소로 구체화 될 수 있다. 대안적으로 임피던스-정합 회로(15)는 또한 도 2에 도시된, 인쇄 회로 기판(14)의 바깥쪽에 존재할 수 있다.

임피던스 정합은 동작의 주파수-분할 멀티플랙스 모드(frequency-division multiplex mode)에서 공통의 무선주파수 선(8)을 통해서 다수의 ZF 주파수 또는 ZF 측정 신호를 송신하기 위해 광대역 기초로 구현될 수 있다. 이는 무선주파수 선(8)의 수에 추가적 절약을 가능하게 한다. 예를 들어, 7.5 MHz 와 12.5 MHz 사이의 폭을 가지는 손실-감소된 주파수 범위는 8 MHz 및 12 MHz에서 2개의 ZF 주파수를 송신하기 위한 임피던스 정합 배열에 의해 생성된다.

하지만, 임피던스 정합은 예를 들어 무선주파수 선(8)에서 개별로 정합된 복수의 주파수 윈도우를 제공함으로써, 또한 협대역 기초로 구현될 수있다. 이러한 방식으로, 2개의 손실-감소된 주파수 범위는 각각, 8MHz 및 12MHz에서 2개의 ZF 주파수를 송신하기 위한 목적으로, 예를 들어 8MHz +/- 500kHz 및 12MHz +/- 500kHz에서, 임피던스 정합 배열에 의해 생성될 수 있다.

이 경우 무선주파수 선(8)은 대칭적인(이중 회로) 선으로 구체화 되고, 각각은 순방향 선 또는 신호 선(8a) 및 복귀 선 또는 "접지" 선(8b)을 가진다. 복귀 선(8b)은 각각 접지에 연결되어 있다(도시되지 않음). 각 복귀 선(8b)은 그러므로 순방향 선(8a) 각각을 위해 제공된다.

인쇄 회로 기판(14)은 특히 예를 들어 그 앞 측 및 그 뒤측에 있는, 복수의 선 층을 가지고, 순방향 선(8a)은 예를 들어 선 층들 중 하나로 이어지고 그리고 복귀 선(8b)은 다른 선층으로 이어진다. 인쇄 회로 기판(14)은 특히 다층 또는 다단의 인쇄 회로 기판이다.

특히 이 배열에서, 무선주파수 선(8) 또는 그 순방향 선(8a)에 의해 전달되는 직류는 아마 마찬가지로 낮은 임피던스에서 더 쉽게 회수될 수 있다(그리고 결과적으로 낮은 전력 소산 손실을 가짐). 공간적으로 가깝게 인접한 쌍으로써의 순방향 선(8a) 및 복귀 선(8b)에 대한 정재파 트랩(10)의 배열에서 추가로 얻어질 수 있는 것은 직류에 의해 야기된 역평행 간섭 필드가 가장 가까운 근접위치에서 서로를 보상하고 그리고 MR 장치(G)의 기본 자기 필드에서 단지 미소한 왜곡 효과만을 가진다는 것이다.

그러한 직류 또는 직류 신호는 머리 단부(2)에 위치한 전기를-소모하는 부하에, 그리고 또한 적용되는 경우 거기에 연결된 부하에[예를 들어 국소 코일 내의 전자장치 뿐만 아니라 종단기(5) 및 스위칭 매트릭스(7)] 전력을 공급하기 위하여 예를 들어 환자 침상(1)의 발 단부(3)에서 환자 침상(1)의 머리 단부(2)까지 송신될 수 있다.

전송 특성을 개선하기 위해, 인쇄 회로 기판(14)은 pF 범위(예를 들어 6부터 10 pF까지) 내의 추가 커패시터(16)로 채워지고, 이들은 무선주파수 선(8)의 순방향 선(8a) 및 복귀 선(8b) 사이에 연결되어 있고, 그 결과로써, 규정된 낮은 특성 파 저항(예를 들어 400ohm)이 달성된다. 커패시터(16)는 각 경우에 직렬로 연결된 정재파 트랩(10) 사이에 배치된다. 정합은 또한 이에 의해 더 용이해지고 그리고 통과대역 내의 리플은 감소된다. 상기 커패시터(16)는 그러므로 예를 들어 인쇄 회로 기판(14)의 상부 측 및 하부 측에 경로형성되는 순방향 선(8a) 및 복귀 선(8b) 사이에 이미 존재하는 분포 커패시턴스를 증가시킨다. 그러므로 순방향 선(8a) 및/또는 복귀 선(8b)은 예를 들어 동시에 정보-전달 ZF(측정) 신호를 이송하고, 제어 신호(예를 들어 국소 코일에 의해 사용되는 PIN 다이오드를 끄기 위한 제어 신호)를 이송하는것 뿐만 아니라 국소 코일 및 머리 단부(2)의 전자장치를 활성화하기 위한 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.

전력을 공급하기 위한 직류 신호는 이러한 경우에 적어도 한 개의 고역통과/저역통과 분기 회로["바이어스 티(bias tee)"](17)를 통해서 안 및 밖으로 루프될 수 있다. 하나 이상의 고역통과/저역통과 분기 회로(17)는 바람직하게는 50 ohm-시스템에 위치된다.

비록 본 발명이 예시된 모범적인 실시예를 기초로 하여 더 자세하게 예시되고 그리고 서술되었더라도, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 그리고 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않고도 기술에 숙련된 사람에 의해 그로부터 다른 변형이 얻어질수 있다.

따라서, 복수의 신호 선은 공통의 접지 또는 공통의 접지선 또는 복수의 접지 시스템 또는 접지 선들(수가 더 적더라도)을 구비할 수 있으며, 차단 효과는 정재 파에 대해 대응하는 코일 또는 트랩에 의해 달성된다. 하지만 이는 공통의 접지 선에 놓이는 정재파 트랩의 높은 임피던스가 신호 선들 사이에 강한 상호 결합을 초래한다는 단점을 가진다.

추가로, 스위칭 매트릭스 및/또는 임피던스-정합 회로는 또한 발 단부에만 또는 머리 단부에만 배치된다

일반적으로, 예를 들어 표현 "정확히 하나", 등에 의해 명시적으로 배제되지 않는다면, 단수 또는 복수는 "일", "하나", 등, 특히 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 의미로 사용될 수 있다.

또한, 수의 특정은 명시적으로 배제되지 않는 한, 정확하게 특정된 수 뿐만 아니라 전형적인 공차 범위를 포함한다.

1 환자 침상
2 환자 침상의 머리 단부
3 환자 침상의 발 단부
4 몸체 코일
5 국부 코일을 위한 종단기
6 국소 발진기
7 스위칭 매트릭스
8 무선주파수 선
8a 무선주파수 선의 순방향 선
8b 무선주파수 선의 복귀 선
9 신호 선
10 정재파 트랩
11 코일
12 커패시터
13 전도체 트랙 구역
14 인쇄 회로 기판
15 임피던스-정합 회로
15a 코일
15b 커패시터
16 커패시터
17 분기 회로
G MR 장치
GND 접지 연결점
LP 인쇄 회로 기판의 길이
V 균질 체적

Claims (13)

1. MR 장치(G)이며
   -B1 자기 필드를 생성하는 적어도 한 개의 몸체 코일(4)과, 그리고
   -B1 자기 필드를 통해 경로형성되고 그리고 B1 자기 필드에 의해 유도된 전압을 차단하기 위한 적어도 한 개의 주파수 필터(10)를 가지는 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 포함하고,
   -B1 자기 필드를 통해 경로형성되는 무선주파수 선(8)의 적어도 한 구역은 적어도 한 개의 인쇄 회로 기판(14)상에서 인쇄 회로 기판 기술로 전도체 트랙으로서 구현되고, 그리고
   -정보-전달 신호는 B1 자기 필드에 의해 유도된 전압의 주파수와는 다른 주파수(ZF)에서 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 통해서 송신될 수 있고,
   적어도 한 개의 무선주파수 선(8)은 각 경우에 순방향 선(8a) 및 복귀 선(8b)을 갖는 대칭의 선으로 구현되고,
   상기 복귀선(8b)은 접지에 연결되는, MR 장치(G).
2. 제1항에 있어서, 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)은 각 임피던스-정합 회로(15)에 적어도 하나의 단부에서 연결되는, MR 장치(G).
3. 제2항에 있어서, 적어도 한 개의 임피던스-정합 회로(15)는 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 위해 손실-감소된 주파수 범위를 제공하고, 이 주파수 범위를 통해서 정보-전달 신호는 서로에 대하여 주파수-이동된 복수의 신호 주파수로 송신될 수 있는, MR 장치(G).
4. 제2항에 있어서, 적어도 한 개의 임피던스-정합 회로(15)는 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)를 위해 주파수가 서로 분리된 복수의 손실-감소된 주파수 범위를 제공하고, 이 주파수 범위를 통해서 정보-전달 신호는 서로에 대하여 주파수-이동된 복수의 신호 주파수에서 각 경우에 송신될 수 있는, MR 장치(G).
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 순방향 선(8a)과 복귀 선(8b) 사이에 적어도 한 개의 커패시터(16)가 연결되는, MR 장치(G).
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 무선주파수 선은 공통의 접지를 갖는, MR 장치(G).
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 통해 적어도 한 개의 직류 신호를 송신하기 위한 적어도 한 개의 분기 회로(17)를 가지는, MR 장치(G).
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 개의 무선주파수 선(8)을 통해 저-주파수 클록 신호를 송신하도록 구성된, MR 장치(G).
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 개의 주파수 필터(10)는 표면 장착 기술(SMT) 컴포넌트(component)(11, 12)를 사용하여 구축되는, MR 장치(G).
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, B1 자기 필드를 통해 경로형성되는 무선주파수 선(8)의 구역은 정확하게 한 개의 인쇄 회로 기판(14)상에 구현되는, MR 장치(G).
12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, B1 자기 필드를 통해 경로형성되는 구역은 복수의 인쇄 회로 기판으로 구성되는 일렬상에 구현되는, MR 장치(G).
13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 한 개의 인쇄 회로 기판(14)은 MR 장치(G)의 MR 환자 침상(1)의 일부분을 이루는, MR 장치(G).

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