KR101893003B1 - 적응 mr 로컬 코일 - Google Patents

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지멘스 헬스케어 게엠베하
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Abstract

적응 MR 로컬 코일
본 발명은 적어도 하나의 도체 구조물을 포함하는 적응 MR 로컬 코일에 관한 것이다. 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 유리하게는 전기 도전성이고, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 부분적으로 연성 및/또는 유연성이다.

Description

적응 MR 로컬 코일{ADAPTIVE MR LOCAL COIL}
본 발명은 적응 MR 로컬 코일에 관한 것이다.
의공학에서는, 영상화 방법들이 중요한 도구이다. 따라서, 예를 들어, 임상 단면 영상화에서, 자기 공명 단층 촬영(MRT)이라고도 알려진, 자기 공명(MR)에 의한 영상화는 높은 그리고 가변적인 연조직(soft tissue) 콘트라스트들을 특징으로 한다. 여기서 고주파 전자기 공명 신호들이 전기 도전성 루프들, 소위 코일들 및/또는 안테나들에 의해 수신된다. 그 과정에서, 자기 공명 신호에 의해 코일에 전압이 유도된다. 이 수신 코일들은 이상적으로는 검사 대상, 특히, 환자에 가능한 한 가까이 배열된다. 그러므로 그것들은 로컬 코일들이라고도 불린다. 유도된 전압은 통상적으로 저잡음 전치 증폭기에 의하여 보강된 수신 전자 회로들에 전달된다.
원래, 수신된 자기 공명 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하기 위해 가능한 한 많은 소형 안테나들을 갖는 어레이들이 도입되었다. SNR은 통상적으로 안테나들에서의 손실들, 불량한 채우기 팩터(fill factor) 및 가능한 사용자 오류들(예를 들어, 오버랩(overlaps)과 같은)에 의해 부정적으로 영향을 받는다.
이제 어레이들은 특히 평행 영상화 기법들을 위해, 예를 들어, GRAPPA(GeneRalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisitions) 및/또는 SENSE(SENSitivity Encoding) 등을 위해 이용되며, 이로부터 검사 대상의 검사에 필요한, 측정 기간의 저감이 획득될 수 있다. 그러므로 다중 채널 어레이들에 대한 요구가 존재하며, 그것의 안테나들은 송신 필드(transmission field)에 대하여 상이한 공간 정렬의 타입들을 가질 수 있다.
사용자 친화적인 조작(handling) 및 양호한 SNR이 최적의 결과를 위한 전제 조건들이고 안테나들의 수가 증가함에 따라 더 어려워진다. 오늘날 통상적으로 특정한 해부학적 부위들, 예를 들어, 머리, 무릎, 흉부, 심장, 전립선, 발목, 손목 및 어깨 등을 위한 다양한 로컬 코일의 타입들이 존재한다. 그러나, 오늘날의 로컬 코일들의 경우 그것들은 흔히 평균 환자 형상을 위해 설계되어 있기 때문에 특정의 환자 형상에의 적응의 측면에서 일반적으로 개선의 여지가 존재한다. 특히, 이것은 채우기 팩터들의 저감 및/또는 연결들의 증가를 야기하고 결과적으로 불량한 SNR을 야기한다.
본 발명의 목적은 검사 대상의 상이한 형상들에의 로컬 코일의 개선된 기하학적 적응성을 가능하게 하는 데 있다.
이 목적은 독립 청구항들의 특징들에 의해 달성된다. 유리한 전개들은 하위 청구항들 및 상세 설명에서 규정된다.
따라서, 상기 로컬 코일은 적어도 하나의 도체 구조물을 포함한다. 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 유리하게는 전기 도전성이고, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 부분적으로 연성(ductile) 및/또는 유연성(유연성)이다.
상기 적어도 하나의 도체 구조물은 하나 이상의 안테나들에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 하나 이상의 안테나들은 안테나 어레이에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 로컬 코일은 적어도 부분적으로 오버랩하도록 배열될 수 있는 몇몇의 도체 구조물들을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 도체 구조물의 전기 도전율은 바람직하게는 적어도 103 S/m, 특히 바람직하게는 적어도 105 S/m, 특히, 적어도 107 S/m이다. 그 결과, 자기 공명 신호들에 의하여 상기 하나 이상의 안테나들에 전압이 효과적으로 유도될 수 있다. 통상적으로, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 루프의 형상인데, 즉 상기 도체 구조물은 코일 루프에 의해 둘러싸일 수 있다. 그 결과, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 유도 루프 및/또는 자기 안테나로서의 역할을 할 수 있다. 그러므로 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 바람직하게는 자기 공명 신호들의 송신 및 수신을 위해 설계된다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 하나의 방향, 바람직하게는 적어도 2개의 방향, 이상적으로는 선택 사항으로서 서로 수직으로 배향되는 모든 3개의 공간 방향에서 연성 및/또는 유연성이다.
상기 적어도 하나의 도체 구조물의 연성 및/또는 유연성의 그 결과, 임의의 검사 대상의 형상에의 높은 기하학적 적응성이 획득될 수 있다. 특히, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 그것의 형상을 가역적으로 변경하도록 설계될 수 있는데, 즉 상기 적어도 하나의 도체 구조물의 형상은 바람직하게는 반복적으로 서로의 상태로 전환될 수 있는 상이한 기하학적 상태들을 취할 수 있다. 특히, 상기 적어도 하나의 도체 구조물의 길이 및/또는 크기는 연성의 결과로서 변경될 수 있다. 유리하게는, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 그 과정에서 전체로서 남는다.
유리하게는, 그러므로 상기 로컬 코일은 상기 안테나들의 크기 및/또는 형상을 변경함으로써 그리고/또는 상기 안테나들의 서로에 대한 상대적 위치를 변경함으로써 검사 대상의 형상에 적응될 수 있도록 설계된다. 그 결과, 상기 검사 대상의, 특히, 검사를 위한 환자의 신체 부분의 형상 및 크기에 관계없이, 상기 하나 이상의 안테나들 및 전체 로컬 코일은 상기 검사 대상의 표면에 가능한 한 가까이 배치될 수 있는데, 즉 기하학적 적응성의 결과로서, 채우기 팩터, 즉 상기 로컬 코일에 의해 둘러싸인 용적을 상기 검사 대상으로 채우는 것이 최적화될 수 있다. 이것은 유리하게는 증가된 감도 및 향상된 SNR을 야기한다.
연성은, 특히, 상기 적어도 하나의 도체 구조물이 탄소 나노튜브들을 포함하는 것에 의하여 달성될 수 있다. 탄소 나노튜브들의 사용은 탄성 전기 도체들의 생성을 허용하는데, 즉 상기 적어도 하나의 도체 구조물의 전기 도전율을 야기하는 전기 도전성 재료는 유리하게는 자체가 연성 및/또는 탄성이다. 특히, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 힘에 노출된 후에 그것의 원래 형상으로 돌아갈 수 있다. 유리하게는, 탄소 나노튜브들을 포함하는 상기 도체 구조물들은, 기계적으로 또는 전기적으로 손상되지 않고, 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 60%, 특히 바람직하게는 적어도 100% 신장될 수 있다.
게다가, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 단일 스트랜드들(strands) 및/또는 솔리드 와이어들을 포함하는 것이 제안된다. 단일 스트랜드는 통상적으로 얇은 단일 와이어를 포함하고, 그것의 직경은 유리하게는 적어도 표피 깊이, 다시 말해서, 표피 효과로 인한 침투의 깊이만큼 크다. 상기 표피 깊이는, 특히, 통상적으로 1.5 내지 7T인, 자기장에 의존한다. 한편, 과도하게 큰 직경은 상기 단일 스트랜드의 신축성(flexibility) 및/또는 유연성을 제한한다. 그러므로 단일 스트랜드의 직경은 바람직하게는 3 내지 80μm, 특히 바람직하게는 5 내지 40μm이다.
특히, 몇몇의 단일 스트랜드들은 길이 단위당 낮은 전기 저항과 함께 높은 기계적 신축성을 갖는 하나의 스트랜드를 생성할 수 있다. 상기 단일 스트랜드들 및/또는 솔리드 와이어들은 특히 구리 및/또는 코팅된 구리 도체들을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 하나의 방직 직물, 특히, 엮은(woven) 직물 및/또는 코바늘로 뜬(crocheted) 및/또는 뜨개질한(knitted) 직물 및/또는 그물망을 갖는데, 즉 상기 적어도 하나의 방직 직물은 특히, 엮은 것 및/또는 코바늘로 뜬 것 및/또는 뜨개질한 것 및/또는 짠(braided) 것 및/또는 꼬인(twisted) 것 등일 수 있다. 상기 적어도 하나의 방직 직물은, 특히, 유연성 재료의 몇몇의 스트랜드들의, 특히, 금속 와이어들 및/또는 코어들의 꼬아 합쳐진(intertwined) 배열을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 그러므로 상기 방직 직물은, 예를 들어, 와이어 그물망을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 방직 직물은 특히 설계에 있어 공간적인, 예를 들어, 관 모양(tubular)일 수 있다. 상기 방직 직물의 공간적 실시예는 상기 방직 직물이 케이블의 방향의 단면에서 둘러싸인 배열(enclosed arrangement)을 포함하는 것을 제공할 수 있다. 상기 둘러싸인 배열은 설계에 있어, 예를 들어, 원형 또는 타원형일 수 있다. 상기 케이블의 방향은 전류, 특히, 전기 순 흐름(electric net flow)이 유도될 수 있는 방향일 수 있다.
상기 적어도 하나의 방직 직물은 또한 설계에 있어 편평할(flat) 수 있다. 상기 방직 직물의 편평한 실시예는 상기 방직 직물이 케이블의 방향의 단면에서 개방된 배열(open arrangement)을 갖는 것을 제공할 수 있다. 상기 개방된 배열은 제1 단부 및 제2 단부를 포함할 수 있고, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부는 서로 이격된다. 상기 개방된 배열은 설계에 있어, 예를 들어, 선형일 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 방직 직물은 편평한 실시예에서 표면을 포함한다. 바람직하게는, 특히, 상기 표면에 수직으로 정렬되는, 제1 방향에서의 편평한 실시예에서의 상기 적어도 하나의 방직 직물의 공간적 연장은, 상기 제1 방향에 대해 직교 방향들에서의 공간적 연장보다 상당히 더 작고, 바람직하게는 4배 더 작고, 특히 바람직하게는 10배 더 작다. 특히, 상기 케이블의 방향은 상기 제1 방향에 대해 직교이다.
편평한 실시예에 의하여, 특히 양호한 신장 특성들을 갖는 단순한 실시예들이 실현될 수 있다.
상기 편평한 방직 직물들의 표면이 코일 루프의 평면에 수직으로 배향되는 경우에, 상기 편평한 방직 직물은 특히 높은 정도의 신축성을 나타낸다. 공간적, 특히, 관 모양 실시예와 대조적으로, 뉴트럴 파이버(neutral fiber)로서 지정될 수도 있고 통상적으로 상기 제1 방향과 평행하게 이어지는, 그것의 제로 라인에 수직인 편평한 방직 직물은, 여기서, 상기 도체 구조물의 형상이 변할 때, 더 작은 압축들(compressions) 및/또는 신장들(elongations) 및/또는 더 작은 굽힘 허용들(bend allowances) 및/또는 굽힘 연장들(bend extensions)이 발생하도록 작은 연장을 갖는다. 이것은 유연성을 증가시키고 꼬임(kinking)의 위험을 저감한다.
그러나, 편평한 방직 직물의 표면은 당연히 상기 코일 루프의 평면에 평행하게 배향될 수 있고/있거나 상기 코일 루프의 평면에 대해 임의의 각도로 기울어질 수도 있다. 특히, 상기 코일 루프의 평면에 대한 상기 편평한 방직 직물의 배향은 섹션별로 달라질 수 있다.
유리하게는, 그러므로 상기 적어도 하나의 방직 직물은 높은 연성 및/또는 유연성을 가지며, 그의 결과로서 상기 로컬 코일의 신축성 있는 기하학적 적응이 가능하다.
게다가, 상기 로컬 코일은 동일한 선호 방향(preferred direction)을 갖는 몇몇의 도체 구조물들을 포함한다. 특히, 상기 복수의 도체 구조물들은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 공통의 선호 방향의 결과로서, 상기 검사 대상의 체계적인 커버리지가 달성될 수 있다. 게다가, 그러므로 상기 복수의 도체 구조물들은 간단한 방식으로 규칙적인 간격으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 복수의 도체 구조물들은 상이한 간격들로 배열되어, 상기 로컬 코일의 개선된 적응성을 가능하게 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 로컬 코일은 크로스된, 특히, 격자 형상의 배열로 복수의 도체 구조물들을 포함한다. 그 결과, 예를 들어, 상이한 형상들에 쉽게 적응될 수 있는 기하학적으로 신축성 있는 매트들 및/또는 직물이 생성될 수 있다.
일 실시예는 상기 로컬 코일이 적어도 하나의, 특히, 전기 절연성, 지지 구조물을 포함하는 것을 제공한다.
상기 전기 절연성 캐리어 재료는 통상적으로 1 S/m 미만의 전기 도전율을 갖는다. 상기 지지 구조물은 상기 적어도 하나의 도체 구조물을 지지할 수 있는데, 즉 상기 지지 구조물은 상기 적어도 하나의 도체 구조물에 대한 뼈대의 역할을 할 수 있다. 상기 로컬 코일 형상의 설계 가능성들 및/또는 조정 가능성들이 상기 적어도 하나의 지지 구조물에 의하여 증가될 수 있다.
유리하게는, 상기 적어도 하나의 지지 구조물은 MR 영상화와 양립될 수 있는데, 특히, 상기 지지 구조물은 MR-뮤트형(MR-muted)이고 어떠한 MR 신호들도 흡수하지 않는 재료를 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 지지 구조물은 적어도 부분적으로 연성 및/또는 유연성이다.
적어도 부분적으로 연성 및/또는 유연성인 지지 구조물과 도체 구조물의 조합에 의하여 연성 도체 루프가 실현될 수 있다.
연성인 전체 배열을 가능하게 하기 위하여, 상기 지지 구조물의 일부만이 연성 및/또는 유연성인 것으로 충분할 수 있는데, 즉 상기 지지 구조물은 강성 요소들도 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 상기 적어도 하나의 지지 구조물 상에 배열되는데, 특히, 그 주위에 엮은 것 및/또는 휘감은(entwined) 것 및/또는 얽어 넣은(enmeshed) 것, 등으로 배열된다. 그러므로 상기 적어도 하나의 도체 구조물 및 상기 적어도 하나의 지지 구조물은 방직 직물을 공동으로 가질 수 있다. 이 실시예들은 높은 레벨의 기계적 적응성을 가능하게 한다.
일 실시예는 상기 로컬 코일이 서로 평행하게 배열되는 몇몇의 지지 구조물들을 포함하는 것을 제공한다. 이러한 구조는 세로의 검사 대상들 such as, 예를 들어, 팔 및/또는 다리 등에의 기하학적 적응에 특히 적합하다.
게다가, 상기 적어도 하나의 도체 구조물이 지그재그 형상 및/또는 사행 형상(meandering) 경로를 갖는 것이 제안된다. 그러한 경로들을 갖는 도체 구조물들은 신장 및/또는 압축하기가 특히 용이하고 따라서 상이한 환자 해부학 구조들에 적응하기가 특히 용이하다.
일 실시예는 상기 적어도 하나의 도체 구조물이 실린더, 특히, 원형 실린더 상에 배열될 수 있는 것을 제공한다. 바람직하게는, 상기 원형 실린더는 검사 대상, 특히, 환자의 신체 부분, 예를 들어, 다리 및/또는 팔 등이 기록될 수 있는 용적을 포함한다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 섹션별로 신축성 있다. 특히, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 하나의 스프링을 갖는다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 지지 구조물은 최대 6개의 스프링들, 특히 바람직하게는 최대 4개의 스프링들, 특히, 최대 2개의 스프링들을 포함한다.
신축성 배열은 스프링들의 연성 및 그들의 반동 강도(recoil strength)의 결과로서 해부학적 조정을 위한 양호한 기회를 제공한다. 부분적 스프링 배열, 다시 말해서, 섹션별로 신축성 및 강성 영역들을 포함하는 배열에 의해, 강건하지만 전체적으로 신축성 및 연성인 도체 구조물이 생성될 수 있다. 상기 도체 구조물의 전기 도전율은 상기 스프링들을 구성하는 재료에 의해 영향을 받을 수 있다. 그 결과, 상기 도체 구조물을 포함하는 임의의 안테나의 품질도 영향을 받을 수 있다.
상기 스프링들 자체는 상이한 형상들, 예를 들어, 코일 스프링 및/또는 원추형 스프링 및/또는 텔레스코픽 스프링(telescopic spring) 및/또는 판 스프링(flat spring)으로 설계될 수 있다. 코일 스프링은 통상적으로 나선형 경로를 갖는데, 즉 그 경로는 실린더의 케이싱 주위를 휘감는 곡선을 묘사한다. 예를 들어, 둥근 와이어 및/또는 편평한 와이어가 이용될 수 있다. 원추형 스프링은 통상적으로 원추형 경로를 갖는데, 즉 그 경로는 원추의 케이싱 주위를 휘감는 곡선을 묘사한다. 판 스프링은 평면상으로 나아가는 신축성 구조물을 가지며 이 신축성 구조물은 사행 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 스프링의 타입들이 특히 적합한데 그 이유는 그것들이 통상적으로 양호한 가용성 및 높은 연성을 나타내기 때문이다.
게다가, 상기 로컬 코일은 상기 적어도 하나의 도체 구조물 주위에 배열되는 적어도 하나의 보호 슬리브(protective sleeve)를 포함할 수 있다. 상기 보호 슬리브는 바람직하게는 최대 10 mm, 특히, 최대 5 mm의 직경을 갖는다.
게다가, 상기 로컬 코일은 바람직하게는 적어도 하나의 정합 회로를 포함한다. 상기 적어도 하나의 지지 구조물을 신장시킴으로써, 변경된 임피던스 및/또는 고유 주파수가 획득될 수 있다. 상기 적어도 하나의 도체 구조물의 상이한 부하, 상기 적어도 하나의 도체 구조물과 검사 대상 간의 상호 작용, 및 몇몇의 도체 구조물들 사이의 연결로 인해 임의의 전치 증폭기의 입력에서의 임피던스도 변화할 수 있다. 이러한 임피던스의 변화들 및/또는 주파수 시프트들은 유리하게는 상기 적어도 하나의 정합 회로에 의해 보상될 수 있다. 그 결과, 입력에서의 임피던스 및 측정 주파수에 크게 의존하는 임의의 전치 증폭기의 잡음 거동, 특히, 잡음비가 개선될 수 있고 더 높은 SNR이 획득될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 로컬 코일을 갖는 자기 공명 장치가 제안된다. 이 자기 공명 장치의 이점들은 앞서 상세히 설명된 로컬 코일들의 이점들에 본질적으로 대응한다.
본 발명의 추가적인 이점들, 특징들 및 상세들은 이후 설명되는 예시적인 실시예에 의해 그리고 도면들을 참조하여 밝혀진다. 모든 도면들에서 대응하는 부분들은 동일한 참조 문자들을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 장치의 개략도이고,
도 2는 크로스 오버되는 몇몇의 도체 구조물들을 갖는 로컬 코일의 개략도이고,
도 3은 원형 실린더 상에 배열되는 몇몇의 도체 구조물들을 갖는 로컬 코일의 개략도이고,
도 4는 방직 직물을 갖는 도체 구조물의 섹션의 개략도이고,
도 5는 방직 직물을 갖는 루프 형상의 도체 구조물의 개략도이고,
도 6은 편평한 방직 직물의 단면의 개략도이고,
도 7은 뜨개질한 구조를 갖는 도체 구조물의 섹션의 개략도이고,
도 8은 엮은 구조를 갖는 도체 구조물의 섹션의 개략도이고,
도 9는 꼬인 구조를 갖는 도체 구조물의 섹션의 개략도이고,
도 10은 커프(cuff) 형상의 로컬 코일의 개략도이고,
도 11은 커프 형상의 로컬 코일의 개략도이고,
도 12는 전체에 걸쳐 신축성 있는 도체 구조물의 개략도이고,
도 13은 섹션별로 신축성 있는 도체 구조물의 개략도이고,
도 14는 섹션별로 신축성 있는 도체 구조물들의 어레이의 개략도이고,
도 15는 보호 슬리브를 갖는 도체 구조물의 섹션의 개략도이다.
도 1은 자기 공명 장치(10)의 개략도이다. 자기 공명 장치(10)는 강한 그리고 특히, 시간-불변(time-constant) 메인 자기장(13)을 생성하기 위한 초전도 메인 마그네트(12)를 갖는 마그네트 유닛(11)을 포함한다. 또한, 자기 공명 장치(10)는 환자(15)를 수용하기 위한 환자 수용 영역(14)을 포함한다. 본 예시적인 실시예에서의 환자 수용 영역(14)은 원통형이고 마그네트 유닛(11)으로부터 주위 방향으로 원통형으로 둘러싸인다. 그러나, 원칙적으로, 환자 수용 영역(14)의 상이한 실시예를 언제라도 상상할 수 있다. 환자(15)는 자기 공명 장치(10)의 환자 포지셔닝 장치(16)에 의하여 환자 수용 영역(14) 내로 밀릴 수 있다. 환자 포지셔닝 장치(16)는 이를 위해 환자 수용 영역(14) 내에 이동식 환자 테이블(17)을 갖는다.
게다가, 마그네트 유닛(11)은 영상화 동안에 공간 부호화(spatial encoding)를 위해 이용되는 자기장 경사들의 생성을 위한 경사 코일 유닛(18)을 갖는다. 경사 코일 유닛(18)은 자기 공명 장치(10)의 경사 제어 유닛(19)에 의하여 제어된다. 게다가, 마그네트 유닛(11)은 본 예시적인 실시예에서 자기 공명 장치(10)에 영구히 통합되는 고주파 안테나 유닛(20)을 포함한다. 고주파 안테나 유닛(20)은 메인 마그네트(12)의 메인 자기장(13)에서 발생하는 원자핵의 여기를 위해 설계된다. 고주파 안테나 유닛(20)는 자기 공명 장치(10)의 고주파 안테나 컨트롤러(21)에 의해 제어되고 본질적으로 자기 공명 장치(10)의 환자 수용 영역(14)에 의해 구성되는 검사 영역 내로 고주파 자기 공명 시퀀스들을 방출한다. 게다가, 고주파 안테나 유닛(20)은 자기 공명 신호들을 수신하도록 설계된다.
메인 마그네트(12), 경사 제어 유닛(19) 및 고주파 안테나 컨트롤러(21)를 제어하기 위해, 자기 공명 장치(10)는 시스템 컨트롤러(22)를 갖는다. 시스템 컨트롤러(22)는 중심적으로 자기 공명 장치(10)를, 예를 들어, 미리 결정된 영상화 경사-에코 시퀀스의 수행을 제어한다. 또한, 시스템 컨트롤러(22)는 자기 공명 검사 동안에 기록되는 의료 영상화 데이터의 평가를 위한, 더 상세히 도시되 않은 평가 유닛을 포함한다. 게다가, 자기 공명 장치(10)는 시스템 컨트롤러(22)에 연결되는 사용자 인터페이스(23)를 포함한다. 예를 들어, 영상화 파라미터들, 및 재구성된 자기 공명 영상들 등의 제어 정보가, 의료 운영 요원을 위한 사용자 인터페이스(23)의, 디스플레이 유닛(24) 상에, 예를 들어, 적어도 하나의 모니터 상에 표시될 수 있다. 게다가, 사용자 인터페이스(23)는 입력 유닛(25)을 갖고 이 입력 유닛에 의하여 측정 절차 동안에 의료 운영 요원에 의하여 정보 및/또는 파라미터들이 입력될 수 있다.
게다가, 자기 공명 장치(10)는 이 예에서 환자(15)의 흉부 영역에 배열되는 로컬 코일(100)을 포함한다. 로컬 코일(100)은 적어도 하나의 전기 도전성 도체 구조물을 포함하고, 상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 부분적으로 연성 및/또는 유연성이다. 고주파 안테나 유닛(20)과 마찬가지로, 로컬 코일(100)은 원자핵의 여기 및 자기 공명 신호들의 수신을 위해 설계되고 고주파 안테나 컨트롤러(21)에 의해 제어된다.
본 예시적인 실시예에서 도시된 자기 공명 장치(10)는, 물론, 통상적으로 자기 공명 장치들을 갖는 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 또한, 자기 공명 장치(10)의 일반적인 기능은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로, 일반적인 컴포넌트들의 상세한 설명은 필요 없다.
도 2는 로컬 코일(100)이 몇몇의 도체 구조물들(110) 및 지지 구조물(120)을 포함하는 예시적인 실시예를 도시하고, 여기서 도체 구조물들(110)은 개선된 투명도를 위해 일부만 그들 자신의 참조 문자들이 부여되어 있다. 도체 구조물들(110)은 기하학적으로 조정 가능한 그리드(grid)로서 설계되어 있는데, 즉 도체 구조물들(110)은 크로스 오버된다(crossed over). 그리드는 환자(15)의 해부학 구조에 용이하게 적응할 수 있다. 이를 위해 도체 구조물들(110)을 구성하는 재료 자체가 유리하게는 연성 및/또는 탄성이다. 동시에 전기 도전성이 높은 탄성 재료들은, 예를 들어, 탄소 나노튜브들을 포함한다. 그리드는, 예를 들어, 짠 및/또는 엮은 전기 도체들을 포함할 수 있다. 그리드는 구조 안정성에 도움이 되는 지지 구조물(120)로 가장자리를 두르고 있다. 전체 배열의 적응성을 방해하지 않기 위하여, 지지 구조물(120)도 적어도 부분적으로 연성 및/또는 유연성이다.
도 3은 동일한 선호 방향(R)으로 몇몇의 도체 구조물들(110)을 갖는 그리고 실린더 상에 배열될 수 있는 로컬 코일(100)의 추가적인 예시적인 실시예를 도시한다. 이 실린더 내부에 검사 대상, 바람직하게는 세로의 검사 대상, 예를 들어, 팔 또는 다리 등이 배치될 수 있다. 게다가, 몇몇의 도체 구조물들(110)은 동일한 선호 방향(R)을 보여준다.
게다가, 로컬 코일(100)은 도체 구조물들(110) 주위에 지나가는 지지 구조물들(120)을 갖는다. 지지 구조물들(120)은, 예를 들어, 서로 평행하게 배열된다. 지지 구조물들(120)은 유리하게는 수축될 수 있는데, 즉 그것들은 벨트로서의 역할을 할 수 있다. 그 결과, 도체 구조물들(110)은 검사 대상에 가까이 배열될 수 있어, 더 높은 채우기 팩터의 달성을 가능하게 한다.
방직 구조물들은, 도 4 내지 도 9에 예시적인 방식으로 도시된 바와 같이, 연성 및/또는 유연성 도체 구조물들의 실현에도 적합하다. 이중 화살표들은 방직 직물의 가능한 신장 방향을 예시한다. 방직 직물들은 전기 도체들, 예를 들어, 순수 구리 도체들, 코팅된 구리 도체들 또는 다른 금속들의 도체들 등을 포함할 수 있다. 또한, 도체 구조물들은 단일 스트랜드들 및/또는 솔리드 와이어들을 가질 수 있다. 신축성, 연성 및/또는 적응성은 도체들의 방직 배열에 의해 생성된다.
도 4는 도체 구조물(110)이 지지 구조물(120) 상에 배열되어 있는 방직 직물의 예를 도시하는 것이다. 이 경우, 도체 구조물(110)은 지지 구조물(120)에 엮어지고 지그재그 형상 및/또는 사행 형상 경로를 갖는다.
방직 직물의 형상은 2개의 거듭 발생하는 섹션들 사이의 거리(d)가 바람직하게는 4 내지 6 mm이고 거듭 발생하는 섹션의 높이(h)가 5 내지 7 mm이도록 설계된다.
지지 구조물들(120)은 유리하게는 연성 및/또는 탄성이다. 이를 위해, 지지 구조물들(120)은 바람직하게는 연성 및/또는 탄성 재료들, 예를 들어, 고무 등을 포함한다. 그러므로 지지 구조물들(120)은, 예를 들어, 탄성 밴드들을 포함할 수 있다. 지지 구조물들(120)은 그 자체가 도전성일 필요는 없는데 그 이유는 전체 배열의 도전성은 도체 구조물들(110)에 의해 획득되기 때문이다.
도 4에 예시적인 방식으로 예시된 것과 같은 방직 직물은, 도 5에 예시적인 방식으로 도시된 바와 같이, 루프의 형상으로 배열될 수 있다. 여기에 도시된 배열(105)은 도체 구조물(110)을 포함한다. 이 도체 구조물(110)은 지지 구조물(120) 상에 배열되는 2개의 도체들을 포함하는 방직 직물을 갖는다. 루프는 상이한 신장 상태들을 취할 수 있는데, 즉 루프에 의해 둘러싸인 표면은 변경될 수 있다. 그 결과, 상이한 환자 형상들에의 루프의 양호한 적응성이 획득된다.
도 5에 도시된 도체 구조물은 설계에 있어 편평한 방직 직물을 갖는데, 즉 도 6에 매우 개략적인 형태로 도시된 단면에서, 방직 직물은 케이블(C)의 방향에서 개방된 배열을 갖는다. 그 단면은, 예를 들어, 평면(E) 상에 위치한다. 여기서, 케이블(C)의 방향은, 특히, 자기 공명 신호들에 의해 유도될 수 있는, 전류가 흐를 수 있는 방향이다. 개방된 배열은 제1 단부(P1) 및 제2 단부(P2)를 포함하고, 여기서 제1 단부(P1) 및 제2 단부(P2)는 서로 따로 떼어 놓여 있다. 개방된 배열은 여기서 선형이다.
방직 직물의 표면은 여기서 코일 루프의 평면에 본질적으로 수직이다. 코일 루프의 평면은 통상적으로 케이블(C)의 방향이 위치해 있는 평면이다. 이것은 점들(P1 및 P2) 간의 연결 라인이 코일 루프의 평면에 그리고 케이블(C)의 방향에 본질적으로 수직이라는 것을 의미한다. 이 실시예에서 편평한 방직 직물은 특히 높은 레벨의 신축성을 보여주는데 그 이유는 여기서 도체 구조물(110)의 형상에 변화가 있을 때 보다 소수의 압축들 및/또는 신장들 및/또는 보다 소수의 굽힘 허용들 및/또는 굽힘 연장들이 발생하도록 그 편평한 방직 직물이 그것의 제로 라인에 수직인 약간의 연장을 갖기 때문이다.
그러나, 편평한 방직 직물의 표면은 당연히 코일 루프의 평면에 평행하게 배향될 수 있고/있거나 코일 루프의 평면에 대해 임의의 각도로 기울어질 수도 있다. 특히, 코일 루프의 평면에 대한 편평한 방직 직물의 표면의 배향은 섹션별로 달라질 수 있다.
추가적인 방직 직물의 타입들의 예들이 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 도 7에는 뜨개질한 도체 구조물이 도시되어 있지만, 도 8은 엮은 도체 구조물을 도시한다. 도 8은, 도 4에 도시된 예와 유사하게, 도체 구조물(110)이 지지 구조물(120) 주위에 엮어지는 예를 도시한다.
대조적으로, 도 9에 도시된 추가적인 예에서는, 예를 들어, 고무 밴드 또는 또 다른 연성 밴드 등의 지지 구조물(120)이 도체 구조물(110) 주위에 엮어진다. 그것들은 함께 전기 도전성이면서 동시에 연성 및/또는 탄성인 끈(130) 형성하고 이 끈은, 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 적응 커프의 형상으로 로컬 코일(100)을 실현하는 데 이용될 수 있다. 여기서 서로 평행하게 배열되어 있는, 끈들(130) 외에도, 로컬 코일은 체결 요소들(fastening elements)(140)을 포함하고 이 체결 요소들을 이용하여 로컬 코일이 환자(15)에 부착될 수 있다.
적응 로컬 코일 구조물의 추가적인 예가 도 11에 도시되어 있다. 여기서 배열은 막대(rod) 형상의 지지 구조물들(120) 주위에 배열되는 2개의 루프 형상의 도체 구조물들(110)을 포함하는데, 예를 들어, 둥근 막대들(120) 주위에 감기는 편평한 코일 요소(110)를 갖는 캐리어 재료이다. 이러한 방식의 배열의 결과로서, 전체 배열은 적어도 축(A) 주위에서 가역적으로 구부러질 수 있다.
게다가, 적어도 섹션별로 신축성 있는 도체 구조물들도 연성 및/또는 유연성인 도체 구조물들의 실현에 적합하다. 이것은 도 12 내지 도 14에 도시된 예시적인 실시예들에 기초하여 예시된다.
스프링들의 연성의 결과로서, 특히, 그것들의 반동 강도와 관련하여, 스프링 구조물은 기하학적 적응을 위한 양호한 기회를 나타낸다. 따라서, 도 12에 도시된 예는 그것의 형상 및 크기가 적응될 수 있는, 도체 구조물(110)로서 연속적으로 신축성 있는 루프를 도시한다.
대조적으로, 도 13은 부분적-스프링 구조물을 갖는 변형을 도시하는데, 즉 여기서 도체 구조물(110)은 6개의 강성 영역들(111) 및 6개의 신축성 영역들(112)을 포함한다. 당연히, 본 발명에 따른 도체 구조물은 더 많은 또는 더 적은 강성 및/또는 신축성 영역들을 가질 수도 있다. 여기서 신축성 영역들은 코일 스프링들로서 설계되는 스프링들을 갖는다. 신축성 영역들의 결과로서, 전체 배열도 신축성 있다. 도체 구조물(110)을 둘러쌀 수 있는 코일 요소의 전기 도전율 및 그 결과로서 또한 간접적으로 그 코일 요소의 품질은 스프링을 포함하는 재료에 의해 영향을 받을 수 있다.
도 14는 로컬 코일(100)로서 18개의 도체 구조물들(110)을 갖는 어레이를 도시하는데, 즉 도체 구조물들(110) 각각은 하나의 코일 요소에 대응한다. 당연히, 어레이는 더 많은 또는 더 적은 도체 구조물들을 포함할 수도 있다. 도체 구조물들(110) 각각은 4개의 강성 영역들 및 4개의 신축성 영역들을 포함한다. 강성 영역들은, 예를 들어, 강성 구리 도체들에 의해 형성된다. 신축성 영역들은, 예를 들어, 구리 그물망 및/또는 다른 신축성 있는 도전성 재료를 가질 수 있다. 도체 구조물들(110)은 바람직하게는 6 내지 18 cm의 직경을 갖는다. 도체 구조물들(110)은 유리하게는 각각의 강성 영역들에서 상호 연결된다.
도체 구조물들의 신축성 섹션들은, 예를 들어, 코일 스프링들 및/또는 원추형 스프링들 및/또는 텔레스코픽 스프링들 및/또는 판 스프링들을 포함할 수 있다. 게다가, 신축성 섹션들은, 도 4 내지 도 9에 예시적인 방식으로 도시된 것과 같은, 방직 직물들을 포함하는 것이 가능한데, 그 이유는 방직 직물들도 신축성 특성들을 보여줄 수 있기 때문이다.
게다가, 도 15는 손상으로부터 스프링(112)을 보호하는 보호 슬리브(113)를 갖는 스프링(112)을 도시한다.
마지막으로, 상세히 설명된 앞서 언급한 제품들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 많은 상이한 방식들로 수정될 수 있는 예시적인 실시예들일 뿐이라는 점에 주목해야 한다. 게다가, 부정관사 "a" 및/또는 "an"의 사용은 관련된 특징들이 복제되는 가능성을 배제하지 않는다.
요약하여, 본 발명에 의하여 신축성 있는 로컬 코일이, 특히, 3개의 공간적 방향들에서 제공될 수 있다고 말할 수 있다. 이것은 적어도 하나의 도체 구조물이 설계에 있어 적어도 부분적으로 연성 및/또는 유연성인 것에 의해 달성된다.
그러므로 도체 구조물의 도움으로 형성될 수 있는 단일-코일 요소는 설계에 있어 신축성일 뿐만 아니라 연성일 수도 있는데, 즉 단일-코일 요소에 의해 둘러싸인 표면은 특정의 영역에서 축소 및 확대될 수 있다. 이 연성은 다양한, 특히, 인간의, 해부학 구조들에 맞추어 몇몇의 단일-코일 요소들을 포함하는 로컬 코일 어레이를 조정하는 데 이용될 수 있다.
이 적응성은, 예를 들어, 전기 도전성 스프링들에 의해, 와이어 그물망, 도전성 코팅된 연성 기본 재료들 및/또는 다른 연성 전기 도전성 재료들에 의해 생성될 수 있다.
적응성의 결과로서 신체의 다양한 영역들, 예를 들어, 복부, 엉덩이, 무릎, 발목, 어깨, 등의 검사를 위해 이용될 수 있는 로컬 코일들이 생성될 수 있다. 그러므로 보다 소수의 특정의 로컬 코일들이 요구된다. 게다가, 로컬 코일들의 목적을 위한 환자 편안함, 조작, 작업 흐름 및 적합성이 간소화되고 개선된다.

Claims (21)

  1. 적어도 하나의 도체 구조물과 적어도 하나의 지지 구조물을 갖는 로컬 코일로서,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 전기 도전성이고,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물의 적어도 일부분이 연성(ductile) 또는 유연성(pliable)이고, 상기 연성 또는 유연성인 부분은 연성 또는 유연성 재료로 형성되고,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 하나의 스프링으로 설계되는 신축성 섹션들 및 강성 섹션들을 포함하는, 로컬 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 탄소 나노튜브들을 포함하는, 로컬 코일.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 단일 스트랜드(strand)들 또는 솔리드 와이어들을 포함하는, 로컬 코일.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 적어도 하나의 방직 직물을 갖는, 로컬 코일.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방직 직물은 엮은(woven) 것, 코바늘로 뜬(crocheted) 것, 뜨개질한(knitted) 것, 짠(braided) 것, 또는 꼬인(twisted) 것인, 로컬 코일.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방직 직물은 공간적으로 설계되는, 로컬 코일.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방직 직물은 편평하게(flat) 설계되는, 로컬 코일.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로컬 코일은 동일한 방향을 갖는 몇몇의 도체 구조물들을 포함하는, 로컬 코일.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로컬 코일은 크로스 오버되는(crossed over) 몇몇의 도체 구조물들을 포함하는, 로컬 코일.
  10. 삭제
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 구조물의 적어도 일부분은 연성 또는 유연성인, 로컬 코일.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 상기 적어도 하나의 지지 구조물 상에 배열되는, 로컬 코일.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로컬 코일은 서로 평행하게 배열되는 몇몇의 지지 구조물들을 포함하는, 로컬 코일.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 지그재그 형상, 또는 사행 형상 경로를 갖는, 로컬 코일.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체 구조물은 실린더 상에 배열될 수 있는, 로컬 코일.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링은, 코일 스프링, 원추형 스프링, 텔레스코픽 스프링, 및 판 스프링 중 적어도 하나를 포함하는, 로컬 코일.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로컬 코일은 상기 적어도 하나의 도체 구조물 주위에 배열되는 적어도 하나의 보호 슬리브를 포함하는, 로컬 코일.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로컬 코일은 적어도 하나의 정합 회로를 포함하는, 로컬 코일.
  21. 제1항 또는 제2항에 청구된 바와 같은 로컬 코일을 갖는 자기 공명 장치.
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