KR101892543B1 - 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일. - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일에 관한 것으로, 인덕터를 이용하는 회로를 포함하여 단일 포트를 통해 적어도 두 개 이상 핵종의 신호를 동시에 출력할 수 있는 이점이 있다.

Description

자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일.{ Radio Frequency Coil For Magnetic Resonance Imaging }

본 발명은 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수 핵종으로부터 신호를 얻을 수 있는 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일에 관한 것이다.

핵자기 공명(Nuclear Magnetic Resonance: NMR) 현상을 이용하는 자기공명 시스템으로서 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 장치, 자기공명분광(Magnetic Resonance Spectroscopy: MRS) 장치 등이 알려져 있다. 자기공명영상장치는 핵자기 공명 현상을 이용하여 인체의 단면을 촬영한다. 인체 내에 존재하는 수소, 인, 나트륨, 탄소동위원소 등의 원자핵은 핵자기 공명현상에 의해 각기 고유한 회전자계상수를 가지므로, 주자기장(main magnetic field)의 방향으로 정렬된 원자핵의 자화벡터(magnetization vector)에 라디오주파수(RF,radio frequency) 코일을 이용하여 고주파를 인가하고, 주파수 공명으로 인해 수직평면으로 자화벡터가 재정렬되면서 발생되는 자기공명 신호를 라디오 주파수 코일이 수신함으로써 인체의 단면 영상을 획득할 수 있다.

한편, 기존 자기공명 영상장치에서 사용되는 라디오 주파수 코일의 경우 주로 단일의 특정 공진 주파수로 튜닝이 되어 있다.

다양한 핵종은 같은 자기장 세기 내에서 서로 다른 Larmor frequency를 가지고 있으며 이는 Gyromagnetic ratio에 비례한다.

도 1은 일반적인 루프 코일의 일례를 보여주는 도면으로,

핵종의 단일 신호를 얻을 수 있는 루프 코일을 보여주고 있으며, 공진회로 구성을 위한 커패시터를 포함하여 구성되어 있다.

위와 같은 기존의 단일 핵종에 대한 특정 주파수를 가지는 코일을 이용하여 신호를 획득하는 경우 다른 핵종에 대한 신호를 얻고자 할 때 각각의 코일을 번갈아가며 획득을 해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 각각 코일을 번갈아 가며 획득할 시에는 기구적인 움직임으로 인하여 정확한 같은 위치의 영상을 획득하지 못하는 문제점이 수반되었으며, 이를 해결하기 위한 기존 방법은 각각 다른 핵종의 공진 주파수를 가지는 코일을 공간적으로 중첩하여 배열하는 방법이 주로 사용되었으나, 이는 공간적인 제약이 뒤따르는 문제가 발생한다.

1. 한국등록특허 제10-1453297호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 단일 코일을 이용하여 다수 핵종의 신호를 획득할 수 있는 라디오 주파수 코일을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일에 있어서, 코일의 단일 포트를 통해 적어도 두 개 이상 핵종의 신호를 출력할 수 있도록 인덕터를 이용하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 인덕터를 이용하는 회로는, 커패시터와 인덕터가 병렬로 구성됨에 따라 두 개 이상 핵종의 신호를 출력할 수 있는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 자기공명 영상장치는 상기 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일을 복수 개 배열하여 구성됨을 특징으로 하한다.

바람직하게는, 상기 배열은 평면 다채널 형태인 것일 수 있다.

바람직하게는, 상기 배열은 실린더 다채널 형태인 것일 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 단일 코일을 이용하여 다수 핵종의 신호를 획득할 수 있으며, 이에 따라 한정된 공간 내에서 라디오 주파수 코일을 효과적으로 배치할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 라디오 주파수 코일의 Geometric 회로도이다.
도 2(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 코일의 Geometric 회로도이다.
도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 코일의 Geometric 회로의 등가회로도이다.
도 3(a)는 종래 기술에 따른 라디오 주파수 코일의 S파라미터 결과를 도시한다.
도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 주파수 코일의 S파라미터 결과를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성될 수 있는 자기공명 영상장치의 라디오 주파수 코일 배열의 예시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

일반적으로 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일은 수신한 핵종의 신호를 포트를 통해 자기공명 영상장치로 전송한다. 수신된 신호를 이용하여 자기공명 영상장치는 자기공명 영상을 생성하게 된다. 기존 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일은 단일의 핵종에 대해 특정 주파수를 가지므로 단일 포트에서는 단일의 핵종에 대한 신호만을 출력하게 된다. 그러나 본 발명에 따르면 라디오 주파수 코일의 개수를 늘리지 않고, 다수 핵종의 신호를 단일 코일의 단일 포트를 통해 출력할 수 있다.

자기 공명 영상장치에서 사용되는 코일은 크게 체적 코일과 표면 코일로 구분되어 사용될 수 있으며, 표면 코일의 경우, 체적 코일에 비해 상대적으로 크기가 작기 때문에 피검사체로부터 나오는 노이즈 양이 상대적으로 작아 신호 대 잡음 비를 향상시킬 수 있다.

바람직하게 본 발명에 따른 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일은 표면 코일일 수 있으나, 체적 코일에 적용될 수도 있다.

본 발명의 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일은, 코일의 단일 포트를 통해 적어도 두 개 이상 핵종의 신호를 출력할 수 있도록 인덕터를 이용하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 인덕터를 이용하는 회로는 커패시터와 인덕터가 병렬로 구성됨에 따라 두 개 이상 핵종의 신호를 출력하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예인, 도 2(a)는 본 발명에 따른 라디오 주파수 코일(1)의 Geometric 회로도을 도시하고, 도 2(b)는 상기 Geometric 회로도의 등가회로를 도시한다.

구체적으로, 도 2에서 예시하고 있는 것과 같이, 본 발명의 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일(1)은 공진회로를 구성하기 위한 커패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2(b)를 참조하면, 복수의 커패시터는 병렬로 구성될 수 있으며 일부 커패시터는 병렬 커패시터와 직렬로 연결되어 있을 수 있다. 또한, 인덕터(10)가 커패시터와 병렬로 연결된다. 인덕터(10)는 코일 등의 여러 일반적인 인덕터가 이용될 수 있으며, 특정 주파수 대역 신호의 통과를 억제하는 기능을 한다.

또한, 도 2(a) Geometric 회로도를 참조하면, 본 발명의 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일(1)의 공진회로는 외곽 공진회로부(100)와 하나 또는 복수의 내곽 공진회로부(200)(300)로 구성될 수 있다. 일 실시예인 도 2(a)를 참조하면, 외곽 공진회로부(100)는 1H 핵종의 신호를 획득하기 위하여 사용 될 수 있고, 두 개의 내곽 공진회로부(200)(300)는 각각의 소정 공진 주파수에 따른 핵종으로서, 예를 들면 31P나 23Na 핵종의 신호를 획득하기 위하여 사용될 수 있다. 이에 따라, 1H 핵종으로 해부학적 영상을 얻고, 이상이 있는 부위에 대하여 다른 핵종으로부터 대사정보(Metabolic information)를 얻기 위한 영상을 얻을 수 있다.

이 때 본 발명에 따른 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일(1)은 코일의 교체 등 기구적인 움직임 없이 다핵종에 따른 자기공명영상을 취득할 수 있다.

본 발명의 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일(1)은 포트(400)를 포함하고, 포트(400)를 통해 다핵종에 대해 획득된 신호를 자기공명 영상장치로 출력한다.

이때, 다핵종에 대해 획득된 신호는 동시에 단일의 포트(400)를 통해 출력될 수 있다. 이에 따라 자기공명 영상장치는 라디오 주파수 코일의 포트(400)에서 출력되는 신호 가운데 경우에 따라 필요한 핵종의 신호를 선택하고, 해당 핵종에 따른 자기공명 영상을 생성할 수 있다.

도 3(a)는 7T 기준 자기장에서 계측기를 이용한 S파라미터 결과를 도시하며, 종래의 일반적인 라디오 주파수 코일에 따른 S파라미터 결과를 도시하고, 도 3(b)는 본 발명에 따른 라디오 주파수 코일의 S파라미터 결과를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도 3을 참조하면, 23Na, 31P 및 1H 핵종의 주파수 특성이 확인된 S파라미터 결과를 확인할 수 있다.

위와 같이 본 발명에 따른 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일은 단일 개수의 라디오 주파수 코일을 이용하여 다수 개의 핵종별 영상의 획득이 가능하다.

본 발명에 따른 자기공명 영상장치는 상기와 같은 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일을 복수 개 배열하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 배열은 평면 다채널 형태일 수 있고, 실린더 다채널 형태일 수도 있다.

도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성될 수 있는 자기공명 영상장치의 라디오 주파수 코일 배열을 예시한다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

1 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일
10 인덕터
100, 200, 300 공진회로부
400 포트

Claims (5)

1. 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일에 있어서,
   공진회로는 외곽 공진 회로부(100)와 내곽 공진회로부(200)(300)로 구성되고,
   상기 외곽 공진 회로부(100)와 내곽 공진회로부(200)(300) 각각의 공진회로 내에서는 복수의 커패시터가 직렬로 연결되고, 외곽 공진 회로부(100)와 내곽 공진회로부(200,300)간에는 커패시터가 병렬 구성이 되며, 상기 내곽공진회로부(300)에서는 인덕터(10)가 커패시터와 병렬로 연결됨으로써,
   코일의 단일 포트를 통해 적어도 두 개 이상 핵종의 신호를 출력할 수 있도록 인덕터를 이용하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자기공명 영상장치용 라디오 주파수 코일을 복수 개 배열하여 구성됨을 특징으로 하는 자기공명 영상 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 배열은 평면 다채널 형태인 것을 특징으로 하는 자기공명 영상 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 배열은 실린더 다채널 형태인 것을 특징으로 하는 자기공명 영상 장치.
5. 삭제

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