KR102082855B1 - 유전체 패드 및 그를 포함하는 자기공명영상장치 - Google Patents

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오석훈
이철현
이재찬
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한국기초과학지원연구원
성균관대학교산학협력단
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Abstract

개시된 일 실시예에 따르면, 고유전율로 이뤄진 여러 블록을 어레이(array)형태로 제작함으로써, 솔리드 형태의 고체 패드에 유연성을 제공하고, 동시에 패드의 두께를 얇게 제작하여 높은 유전율을 동시에 확보하여 자기공명영상의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 개선시키는 유전체 패드 및 그를 포함하는 자기공명영상장치를 제공한다. 개시된 유전체 패드는 고유전체 세라믹으로 이루어진 복수 개의 블록; 및 상기 복수 개의 블록의 위치가 가변되도록 상기 복수 개의 블록을 연결하는 연결부재;를 포함한다.

Description

유전체 패드 및 그를 포함하는 자기공명영상장치{DIELECTRIC PAD AND MAGNETIC RESONANCE IMAGING DEVICE INCLUDING THE SAME}
개시된 발명은 대상체의 자기공명영상을 생성하는 자기공명영상장치에 관한 것으로, 상세하게는 RF 수신 코일과 대상체 사이에 위치하는 유전체 패드 및 이를 포함하는 자기공명영상장치에 관한 것이다.
일반적으로 의료용 영상 장치는 환자의 정보를 획득하여 영상을 제공하는 장치이다. 의료용 영상 장치는 X선 장치, 초음파 진단 장치, 컴퓨터 단층 촬영 장치, 자기공명영상장치 등이 있다.
이 중에서 자기공명영상장치는 영상 촬영 조건이 상대적으로 자유롭고, 연부 조직에서의 우수한 대조도와 다양한 진단 정보 영상을 제공해주기 때문에 의료용 영상을 이용한 진단 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있다.
자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 인체에 해가 없는 자장과 비전리 방사선인 RF를 이용하여 체내의 수소 원자핵에 핵자기 공명 현상을 일으켜 원자핵의 밀도 및 물리화학적 특성을 영상화한 것이다.
구체적으로, 자기공명영상장치는 보어 내부에 일정한 자기장을 가한 상태에서 일정한 주파수와 에너지를 공급하여 원자핵으로부터 방출된 에너지를 신호로 변환하여 대상체 내부를 영상화한다.
이 때, 원자핵으로부터 방출된 에너지를 수신하기 위해 RF 코일이 이용되는데, RF 코일은 대상체 테이블과 분리된 형태로 마련될 수 있다. 일반적으로 RF 코일은 평상시에는 대상체 테이블과 분리되어 보관되다가, 자기공명영상 촬영 시에 대상체 테이블과 연결되어 사용될 수 있다.
한편, 자기공명영상 촬영은 대상체와 RF 코일 사이에 유전율이 높은 재료를 포함하는 패드(Pad) 또는 파우치(Pouche)를 장착시켜 방출되는 에너지의 수신율을 향상시킨다. 이러한 패드는 염화 망간을 함유하는 묽은 용액 또는 겔 형태 또는 솔리드 형태로 이뤄진다. 여기서 솔리드 형태로 이뤄진 패드는 굴곡진 대상체의 표면에 맞지 않는 경우가 있고, 두께의 최적화 문제가 있었다.
개시된 일 실시예에 따르면, 고유전율로 이뤄진 여러 블록을 어레이(array)형태로 제작함으로써, 솔리드 형태의 고체 패드에 유연성을 제공하고, 동시에 패드의 두께를 얇게 제작하여 높은 유전율을 동시에 확보하여 자기공명영상의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 개선시키는 유전체 패드 및 그를 포함하는 자기공명영상장치를 제공한다.
개시된 일 실시예에 따른 유전체 패드는 고유전체 세라믹으로 이루어진 복수 개의 블록; 및 상기 복수 개의 블록의 위치가 가변되도록 상기 복수 개의 블록을 연결하는 연결부재;를 포함한다.
상기 복수 개의 블록은, 두께가 2mm 내지 4mm일 수 있다.
상기 고유전체 세라믹은, 고유전율 소재의 소결체로 마련될 수 있다.
상기 복수개의 블록 및 상기 연결부재를 보호하는 하우징;을 더 포함할 수 있다.
상기 소결체의 재료는, BaTiO3, SrTiO3, BaTiO3, SrTiO3, Ba(Fe1/2Nb1/2)O3, CaCu3Ti4O12, CaTiO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 및 KNbO3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
개시된 다른 실시예에 따른 자기공명영상 장치는 내부 공간에 자기장을 형성하는 자석 어셈블리; 상기 자석 어셈블리가 형성하는 자기장이 인가된 대상체로부터 여기된 자기공명신호를 수신하는 RF 수신 코일; 상기 RF 수신 코일과 상기 대상체 사이에 위치하는 유전체 패드; 상기 유전체 패드를 통해 상기 RF 수신 코일이 전달하는 상기 자기공명신호를 기초로 상기 대상체의 영상을 생성하는 제어부;를 포함하고, 상기 유전체 패드는, 고유전체 세라믹으로 이루어진 복수 개의 블록; 및 상기 복수 개의 블록의 위치가 가변되도록 상기 복수 개의 블록을 연결하는 연결부재;를 포함한다.
상기 자석 어셈블리는, 상기 자기장을 7 Tesla 이상으로 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 블록은, 두께가 2mm 내지 4mm일 수 있다.
상기 고유전체 세라믹은, 고유전율 소재의 소결체로 마련될 수 있다.
상기 소결체의 재료는, BaTiO3, SrTiO3, Ba(Fe1/2Nb1/2)O3, CaCu3Ti4O12, CaTiO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 및 KNbO3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 RF 수신 코일은, 상기 자석 어셈블리와 분리되고, 상기 대상체에 근접하여 부착될 수 있다.
상기 복수개의 블록 및 상기 연결부재를 보호하는 하우징;을 더 포함하고, 상기 하우징은, 상기 대상체 및 상기 RF 수신 코일과 접촉할 수 있다.
상기 블록은, 유전율이 1000 내지 3000일 수 있다.
개시된 일 측면에 따른 유전체 패드 및 그를 포함하는 자기공명영상장치는 고유전율로 이뤄진 여러 블록을 어레이(array)형태로 제작함으로써, 솔리드 형태의 고체 패드에 유연성을 제공하고, 동시에 패드의 두께를 얇게 제작하여 높은 유전율을 동시에 확보하여 자기공명영상의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 개선시킨다.
도 1은 개시된 일 실시예에 따른 유전체 패드의 내부를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 개시된 유전체 패드가 자기공명영상 장치에서 사용되는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자기공명영상(MRI) 시스템의 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 자기공명장치(MRI) 시스템의 구체적인 제어 블록도이다.
도 6은 스캐너의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 대상체가 놓여 있는 공간을 X, Y, Z 축으로 구분한 도면이며, 도 8은 자석 어셈블리의 구조와 경사자장 코일부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 경사자장 코일부를 구성하는 각 경사 코일의 동작과 관련된 펄스 시퀀스를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 개시된 유전체 패드의 두께를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 다른 실시예에 따른 유전체 패드를 도시한 도면이다.
본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부'(part, portion)라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부'가 하나의 요소(unit, element)로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다.
한편, 본 명세서에서 영상은 자기 공명 영상(MRI) 장치, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치, 초음파 촬영 장치, 또는 엑스레이 촬영 장치 등의 의료 영상 장치에 의해 획득된 의료 영상을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 '대상체(object)'는 촬영의 대상이 되는 것으로서, 사람, 동물, 또는 그 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 신체의 일부(장기 또는 기관 등; organ) 또는 팬텀(phantom) 등을 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 개시된 일 실시예에 따른 유전체 패드의 내부를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 유전체 패드(1)는 고유전율을 얻을 수 있는 고유전체 세라믹으로 마련된 복수 개의 블록(10) 및 복수 개의 블록을 연결하여 유전체 패드(1)에 유연성을 제공하는 연결부재(20)를 포함한다.
구체적으로 복수 개의 블록(10)은 고유전체 세라믹으로 마련되어 블록(10)의 두께에 해당하는 Z축 방향의 길이가 2mm 내지 4 mm로 마련된다.
또한, 복수 개의 블록(10)은 고유전체 세라믹으로 제작되어 솔리드 형태의 고체이다. 여기서 고유전체 세라믹은 고유전체 물질(High Permittivity Material, HPM)로 마련될 수 있으며, 고유전율 소재의 소결체이면 충분하다.
복수 개의 블록(10)은 일반적으로 제작될 수 있는 유전체 성질을 띈 재료에 BaTiO3, SrTiO3, Ba(Fe1/2Nb1/2)O3, 또는 CaCu3Ti4O12　각각이 화학적　치환　또는　화학적　침입된　형태로　마련된 재료로 제작될　수　있다．　즉，　전술한　고유전체　물질은　치환형　불순물（substitutional impurity）또는　침입형　불순물（interstitial impurity）로　사용될　수　있다．
또한, 복수 개의 블록(10)은 BaTiO3, SrTiO3, Ba(Fe1/2Nb1/2)O3, 및 CaCu3Ti4O12　이 혼합된 형태로 치환 또는 침입된 소결체로 제작될 수도 있다. 일 예로, 복수 개의 블록(10)은 물질은 티탄산 바륨(BaTiO3)과 SrTiO3이 미리 설정된 비율로 혼합된 (Ba,Sr)TiO3이 치환 또는 침입된 소결체로 제작될 수 있다. 이외에도 복수 개의 블록(10)은 반드시 전술한 물질 및 물질의 조합 뿐만 아니라 페로브스카이트(CaTiO3), 티탄산납(PbTiO3), Pb(Zr,Ti)O3, 칼륨니오 베이트(KNbO3)로 제작되거나 전술한 재료를 섞어서 사용될 수도 있다.
개시된 유전체 패드(1)는 전술한 복수 개의 블록(10)을 연결하여 븍수 개의 블록(10)의 위치가 가변될 수 있는 연결부재(20)를 포함할 수 있다. 즉, 연결부재(20)는 굴곡진 대상체의 위치할 때 유전체 패드(1)에 유연성을 제공한다.
연결 부재(20)는 유전체 패드(1)가 대상체에서 생성된 신호를 RF 코일(170, 도 4 참조)로 전달하는데 방해가 되지 않는 물질로 마련되면 충분하다.
개시된 일 실시예에 따른 유전체 패드(1)는 복수 개의 블록(10) 및 연결부재(20)를 보호하는 하우징(2)을 포함할 수도 있다. 하우징은 연결부재(20)가 제공하는 유연성을 저하시키지 않는 재질로 마련될 수 있으며, 외부로부터 복수 개의 블록(10)과 연결부재(20)를 보호하는 역할을 한다.
한편, 최근 자기공명영상(MRI) 시스템은 7T(Tesla) 이상의 초고자장 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 7T 이상의 자기공명영상 장치는 높은 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio. SNR), 높은 해상도 및 빠른 촬영 시간을 가지는 장점이 있지만, 높은 자기장에 의해서 영상 신호의 균질도가 저하되는 단점이 있었다.
구체적으로 자장의 세기가 증가하면, 주파수가 증가하고, 파장의 길이가 감소한다. 따라서 고자장을 발생시키는 자기공명영상 장치가 파장 길이 이상의 대상체를 촬영하면, 촬영되는 영상에서 대상체의 밝고 어두움이 모두 나타나고, 진단하고자 하는 대상체가 명확하게 구분되지 않게 된다.
이러한 단점을 극복하기 위해서 종래 자기공명영상 장치는 유전체 패드를 대상체의 촬영 부위에 밀착시켜 영상 신호를 개선시켰다. 즉, 종래 유전체 패드는 대상체와 RF 수신 코일(170) 사이에 위치하여 대상체에서 생성된 신호를 전달할 수 있도록 직사각형 모양의 패드(Pad) 또는 파우치(Pouch) 의 형태로 마련되었다.
그러나 종래 유전체 패드는 3T 이하의 자기장 내의 시스템에 최적화된 경우가 일반적이었고, 7T 이상의 고자장을 포함하는 시스템에 사용되는 고유전체 물질의 물성, 위치, 크기 및 두께 등 최적화에 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 개시된 유전체 패드(1)는 최적화된 두께 및 유연성을 제공하여 고자장을 발생시키는 자기공명영상 장치에서 높은 신호 대 잡음비를 획득할 수 있도록 한다.
도 2 및 도 3은 개시된 유전체 패드가 자기공명영상 장치에서 사용되는 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해 이하 함께 설명한다.
도 2를 참조하면, 개시된 유전체 패드(1)는 대상체(Ob)와 RF 수신 코일(170) 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 대상체(Ob)가 자기장을 형성하는 자석 어셈블리(150)로 이송 테이블(200)에 의해서 이동한다. 자석 어셈블리(150)가 형성하는 자기장은 대상체(Ob)로부터 여기(excitation)되고, 여기된 자기공명신호를 RF 수신 코일(170)이 수신한다.
이 과정에서 유전체 패드(1)는 대상체(Ob)와 RF 수신 코일(170) 사이에 위치하고, 수신되는 자기공명신호를 개선시킨다.
도 2에서 볼 수 있듯이 개시된 유전체 패드(1)는 굴곡진 대상체(Ob)의 표면에 적합하게 위치하도록 연결부재(20)를 통해 유연성을 제공하고, 자기장의 세기에 맞춰 적절한 두께로 블록(10)이 마련된다. 블록(10)의 두께에 관한 설명은 도 12등에서 구체적으로 후술한다.
도 3을 참조하면, 개시된 유전체 패드(1)는 대상체(Ob)의 머리 부분에 장착되는 헤드 코일(Head Coil)과 함께 사용될 수 있다.
유전체 패드(1)는 촬영하는 위치에 따라 다양하게 장착될 수 있지만, 도 3과 같이 헤드의 옆면에 마련될 수 있다. 이 경우 유전체 패드(1)의 두께는 Y축 방향으로 수신율을 향상시키기 위해 제작된다. 또한, 유전체 패드(1)는 굴곡진 헤드에 맞춰 유연성을 제공하기 위해 복수 개의 블록에 따라 Z축 또는 Y축 방향으로 연결부재(20)를 통해 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3의 설명은 개시된 유전체 패드(1)의 실시예에 불과하며 다양한 형태로 변형되어 사용될 수 있다.
이하에서는 유전체 패드(1)가 사용되는 자기공명영상(MRI) 장치 또는 시스템(100)에 관해서 설명한다.
도 4는 자기공명영상(MRI) 시스템의 개략도이다. 도 4를 참조하면, 자기공명영상 장치(100)은 오퍼레이팅부(101), 제어부(120) 및 자석 어셈블리(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 독립적으로 구현될 수 있다. 또는, 제어부(120)는 복수 개의 구성 요소로 분리되어, 자기공명영상 장치(100)의 각 구성 요소에 포함될 수도 있다.
자석 어셈블리(150)는 내부 공간이 비어 있어, 대상체가 삽입될 수 있는 형상(예컨대, 보어(bore) 형상)으로 구현될 수 있다. 자석 어셈블리(150)의 내부 공간에는 정자장 및 경사자장이 형성되며, RF 신호가 조사된다.
자석 어셈블리(150)는 도 5에서 후술하는 정자장 코일부(151), 경사자장 코일부(152), RF 송신 코일부(153), 테이블(200) 및 디스플레이(112)를 포함할 수 있다.
정자장 코일부(151)는 대상체에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트의 방향을 정자장 방향으로 정렬하기 위한 정자장을 형성한다. 정자장 코일부 (151)는 영구 자석으로 구현되거나 또는 냉각 코일을 이용한 초전도 자석으로 구현될 수도 있다.
경사자장 코일부(152)는 경사 인가부(130)와 연결된다. 제어부(120)로부터 전송 받은 제어신호에 따라 정자장에 경사를 인가하여, 경사자장을 형성한다. 경사자장 코일부 (152)는 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자장을 형성하는 X, Y, Z 코일을 포함하며, 대상체의 부위 별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도할 수 있도록 촬영 위치에 맞게 경사 신호를 발생시킨다.
RF 송신 코일부(153)는 제어부(120)와 연결되어, 제어부(120)로부터 전송 받은 제어신호에 따라 대상체에 RF 신호를 조사하고, 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다. RF 송신 코일부(153)는 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 대상체에게 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다.
RF 송신 코일부(153)는 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하고, 수신 RF 코일(170)은 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신한다.
자석 어셈블리(150)의 외측 및/또는 내측에는 디스플레이부(112)가 마련될 수 있다. 디스플레이부(112)는 제어부(120)에 의해 제어되어, 사용자 또는 대상체에게 의료 영상 촬영과 관련된 정보를 제공할 수 있다.
또한, 자석 어셈블리(150)에는 대상체의 상태에 관한 모니터링정보를 획득하여 전달하는 대상체 모니터링정보 획득부가 마련될 수 있다. 예를 들어, 대상체 모니터링정보 획득부(미도시)는 대상체의 움직임, 위치 등을 촬영하는 카메라(미도시), 대상체의 호흡을 측정하기 위한 호흡 측정기(미도시), 대상체의 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정기(미도시), 또는 대상체의 체온을 측정하기 위한 체온 측정기(미도시)로부터 대상체에 관한 모니터링정보를 획득하여 제어부(120)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 제어부(120)는 대상체에 관한 모니터링정보를 이용하여 자석 어셈블리(150)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(120)는 자석 어셈블리(150)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(120)는 자석 어셈블리(150) 내부에서 형성되는 신호들의 시퀀스를 제어할 수 있다. 제어부(120)는 오퍼레이팅부(10)로부터 수신받은 펄스 시퀀스(pulse sequence) 또는 설계한 펄스 시퀀스에 따라 경사자장 코일부(152)과 RF 송신 코일(153) 및 RF 수신 코일(170)을 제어할 수 있다.
펄스 시퀀스란, 경사자장 코일부(152), 및 RF 송신 코일(153) 및 RF 수신 코일(170)을 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하며, 예를 들어 경사자장 형성부(52)에 인가하는 펄스(pulse) 신호의 강도, 인가 지속시간, 인가 타이밍 등에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
제어부(120)는 펄스 시퀀스에 따라 경사 파형, 즉 전류 펄스를 발생시키는 파형 발생기(미도시), 및 발생된 전류 펄스를 증폭시켜 경사자장 코일부(152)로 전달하는 경사 증폭기(미도시)를 제어하여, 경사자장 코일부(152)의 경사자장 형성을 제어할 수 있다.
제어부(120)는 RF 송신 코일(153) 및 RF 수신 코일(170)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 공명 주파수의 RF 펄스를 RF 송신 코일(153)에 공급하여 RF 신호를 조사할 수 있고, RF 수신 코일(170)이 수신한 MR 신호를 수신할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 제어신호를 통해 송수신 방향을 조절할 수 있는 스위치(예컨대, T/R 스위치)의 동작을 제어하여, 동작 모드에 따라 RF 신호의 조사 및 MR 신호의 수신을 조절할 수 있다.
제어부(120)는 대상체가 위치하는 테이블(200)의 이동을 제어할 수 있다. 촬영이 수행되기 전에, 제어부(120)는 대상체의 촬영 부위에 맞추어, 테이블(200)를 미리 이동시킬 수 있다.
제어부(120)는 디스플레이(112)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 제어신호를 통해 디스플레이부(112)의 온/오프 또는 디스플레이부(112)를 통해 표시되는 화면 등을 제어할 수 있다.
제어부(120)는 자기공명영상 장치(100) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘, 프로그램 형태의 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
한편, 제어부(120)와 관련된 자세한 설명은 이하의 도면을 통해 구체적으로 후술한다.
오퍼레이팅부(101)는 자기공명영상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 오퍼레이팅부(101)는 입력부(103), 영상 처리부(106), 및 출력부(110)를 포함할 수 있다.
입력부(103)는 사용자로부터 자기공명영상 장치(100)의 전반적인 동작에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 입력부(103)는 사용자로부터 대상체 정보, 파라미터 정보, 스캔 조건, 펄스 시퀀스에 관한 정보 등을 입력 받을 수 있다. 입력부(103)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 음성 인식부, 제스처 인식부, 터치 스크린 등으로 구현될 수 있다.
영상 처리부(106)는 메모리를 이용하여 제어부(120)로부터 수신 받은 MR 신호를 저장하고, 이미지 프로세서를 이용하여 영상 복원 기법을 적용함으로써, 저장한 MR 신호로부터 대상체에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 영상 처리부(106)는 메모리의 k-공간(예컨대, 푸리에(Fourier) 공간 또는 주파수 공간이라고도 지칭됨)에 디지털 데이터를 채워 k-공간 데이터가 완성되면, 이미지 프로세서를 통해 다양한 영상 복원기법을 적용하여(예컨대, k-공간 데이터를 역 푸리에 변환하여) k-공간 데이터를 영상 데이터로 복원할 수 있다.
또한, 영상 처리부(106)가 MR 신호에 대해 적용하는 각종 신호 처리는 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 다채널 RF 코일에 의해 수신되는 복수의 MR 신호를 병렬적으로 신호 처리하여 영상 데이터로 복원할 수도 있다. 한편, 영상 처리부(106)는 복원한 영상 데이터를 메모리에 저장하거나 또는 제어부(120)가 통신부(미도시)를 통해 외부의 서버에 저장할 수 있다.
출력부(110)는 영상 처리부(106)에 의해 생성된 영상 데이터를 출력할 수 있다. 또한, 출력부(110)는 사용자가 자기공명영상 장치(100)에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있도록 구성된 유저 인터페이스(User Interface, UI)를 출력할 수 있다.
한편, 도 4에서는 오퍼레이팅부(101), 제어부(120)를 서로 분리된 객체로 도시하였으나, 전술한 바와 같이, 하나의 기기에 함께 포함될 수도 있다. 또한, 오퍼레이팅부(101), 및 제어부(120) 각각에 의해 수행되는 프로세스들이 다른 객체에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 영상 처리부(106)는, 제어부(120)에서 수신한 MR 신호를 디지털 신호로 변환하거나 또는, 제어부(120)가 직접 변환할 수도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 자기공명장치(MRI) 시스템의 구체적인 제어 블록도이다.
도 5를 참조하면, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상장치는 자기장을 형성하고 원자핵에 대한 공명 현상을 발생시키는 자석 어셈블리(150)와, 자석 어셈블리(150)의 동작을 제어하고, RF 수신 코일(170)의 위치 및 방향성 여부를 판단하는 제어부(120), 원자핵으로부터 발생되는 에코신호 즉, 자기공명신호를 기초로 자기 공명 영상을 생성하는 영상 처리부(106), 자기공명영상장치는 자석 어셈블리에 의해 발생한 자기공명신호를 수신하여 영상 처리부(106)로 전달하는 RF 수신 코일(170) 를 포함한다.자석 어셈블리(150)는 내부 공간에 정자장(Static field)을 형성하는 정자장 코일부(151), 정자장에 경사(gradient)를 발생시켜 경사자장(gradient field)을 형성하는 경사자장 코일부(152) 및 RF 펄스를 인가하는 RF 송신 코일(153)을 포함한다. 즉, 자석 어셈블리(150)의 내부 공간에 대상체(Object, Ob)가 위치하면 대상체에 정자장, 경사자장 및 RF 펄스가 인가될 수 있다. 인가된 RF 펄스에 의해 대상체(Ob)를 구성하는 원자핵이 여기되고, 그로부터 에코 신호가 발생된다.
RF 수신 코일(170)은 여기된 원자핵이 방출하는 RF 신호 즉, 자기공명신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, RF 수신 코일(170) 은, 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 대상체(Ob)에 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 대상체(Ob)로부터 방출되는 자기공명 신호를 수신할 수 있다.
일반적으로 RF 수신 코일(170)은 이동 테이블(200)에 고정된 형태일 수 있고, 착탈이 가능한 형태일 수 있다. 착탈이 가능한 RF 수신 코일(170) 은 헤드 코일, 흉부 RF 코일, 다리 RF 코일, 목 RF 코일, 어깨 RF 코일, 손목 RF 코일 및 발목RF 코일 등을 포함한 대상체(Ob)의 일부분에 대한 RF 코일을 포함할 수 있다.
자석 어셈블리(150)로부터 분리 가능한 RF 수신 코일(170)의 예로 대상체(Ob) 일부에서 여기된 자기 공명 신호를 받아들이는 표면 코일(surface coil)이 있다. 표면 코일은 체적 코일(volume coil)에 비해 상대적으로 크기가 작고 2차원 면 형태를 취하고 있기 때문에, 인접한 부위에 대하여 월등히 높은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 갖는다.
또한 RF 수신 코일(170)의 다른 예로, 표면 코일 여러 개를 1차원 또는 2차원으로 공간 배열하여 수신 영역을 넓히는 배열형 코일(array coil)이 있다. 배열형 코일은 촬영 부위에 따라 그 배열 형상이 달라지며, 머리용, 두경부용, 흉부용, 척추용, 복부용, 다리용 등으로 분류된다. 배열형 코일을 이루는 각 표면 코일의 상대적인 위치가 다르므로 각 표면 코일이 수신하는 신호의 위상도 차이가 난다. 따라서 각 표면 코일이 수신하는 신호를 합성하여 영상을 재구성할 때, 표면 코일의 수신 위상(receive phase)을 고려함으로써 신호 대 잡음비가 높은 영상을 획득할 수 있다.
한편, RF 수신 코일(170)과 대상체(Ob) 사이에는 개시된 유전체 패드(1)가 위치할 수 있다. 유전체 패드(1)는 헤드 코일, 흉부 RF 코일, 다리 RF 코일, 목 RF 코일, 어깨 RF 코일, 손목 RF 코일 및 발목RF 코일 등 다양한 형태의 RF 수신 코일(170) 및 대상체(Ob)의 굴곡에 적합하도록 유연성을 가질 수 있으며, 고유전체 물질로 이뤄진 블록(10)의 두께에 의해서 신호 대 잡음비를 더욱 향상시킬 수 있다.
제어부(120)는 정자장 코일부(151)가 형성하는 정자장의 세기 및 방향을 제어하는 정자장 제어부(121), 펄스 시퀀스를 설계하여 그에 따라 경사자장 코일부(152) 및 RF 송신 코일(153)을 제어하는 펄스 시퀀스 제어부(122), 대상체(Ob)가 캐비티로 이송하는 이송 테이블(200)을 제어하는 이송 제어부(123)를 포함한다.
정자장 제어부(121) 및 펄스 시퀀스 제어부(122)의 동작과 관련된 자세한 설명은 도 6등을 참조하여 후술한다.
이송 제어부(123)는 사용자가 조작콘솔(111)을 통해 입력하는 입력 신호에 따라 대상체(Ob)가 누워있는 이송 테이블(200)을 제어한다. 또한, 이송 제어부(123)는 조작콘솔(111)의 입력 없이도, RF 수신 코일(170)이 제대로 장착되지 않은 경우 이송 테이블(200)을 정지시킬 수 있다.
한편, 제어부(120)는 전술한 바와 같이, 자기공명영상 장치(100)의 전반을 제어하는 프로세서(Processor)이다. 즉, 본 명세서에서는 제어부(120)의 구성을 정자장 제어부(121), 펄스 시퀀스 제어부(122) 및 이송 제어부(123)로 구분하여 설명하고 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것 일뿐 하드웨어적으로 하나의 시스템 온 칩(System On Chip, SOC)에 집적될 수 있다.
또한, 제어부(120) 자기공명영상 장치(100) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
개시된 자기공명영상 장치(100)는 경사장 코일부(152)에 경사 신호를 인가하는 경사 인가부(130) 및 RF 송신 코일(153)에 RF 신호를 인가하는 RF 인가부(140)를 포함할 수 있다.
경사 인가부(130) 및 RF 인가부(140)는 펄스 시퀀스 제어부(122)의 제어를 통해 자석 어셈블리(150) 내부 공간에 형성되는 경사자장 및 원자핵에 가해지는 RF를 조절할 수 있다.
영상 처리부(106)는 스핀 에코 신호 즉, 원자핵으로부터 발생되는 자기공명신호에 관한 데이터를 수신하고, 이를 처리하여 자기 공명 영상을 생성하는 데이터 수집부(161), 데이터 수집부(161)에서 수신한 데이터들을 저장하는 데이터 저장부(162), 저장된 데이터들을 처리하여 자기공명영상을 생성하는 데이터 처리부(163)를 포함한다.
데이터 수집부(161)는 RF 수신 코일(170)이 수신한 자기 공명 신호를 증폭하는 전치 증폭기(preamplifier), 전치 증폭기로부터의 자기 공명 신호를 전송받아 위상 검출하는 위상 검출기, 위상 검출에 의해 획득된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다. 그리고 데이터 수집부(161)는 디지털 변환된 자기 공명 신호를 데이터 저장부(162)로 전송한다.
데이터 저장부(162)에는 2차원 푸리에(Fourier) 공간을 구성하는 데이터 공간이 형성되며 스캔 완료된 전체 데이터의 저장이 완료되면 데이터 처리부(163)는 2차원 푸리에 공간 내의 데이터를 2차원 역 푸리에 변환하여 대상체(Ob)에 대한 영상을 재구성한다. 재구성된 영상은 디스플레이(112)에 표시될 수 있다.
한편, 자기공명영상장치(100)는 입력부(103)를 구비하여 사용자로부터 자기공명영상 장치(100)의 전반적인 동작에 관한 제어 명령을 수신할 수 있고, 특히 사용자로부터 스캔 시퀀스에 관한 명령을 수신하여 이에 따라 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다.
디스플레이(112)는 영상 처리부(106)에서 생성된 영상을 표시하는 것 이외에 자기공명장치(100)에 조작과 관련된 출력 화면을 표시할 수 있다.
디스플레이(112)는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 디지털 광원 처리(Digital Light Processing: DLP) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Penal), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 전기 발광(Electro Luminescence: EL) 패널, 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display: EPD) 패널, 전기변색 디스플레이(Electrochromic Display: ECD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
앞서 언급한 바와 같이, 디스플레이(112)는 터치 스크린 패널(TSP)를 포함하는 경우 입력부(103)의 역할을 수행할 수 있다.
소리 출력부(113)는 개시된 자기공명영상장치(100)가 실행하는 출력 동작 중 경고음 등을 출력하는 스피커와 관련된 출력부(110)의 일 구성을 동작하는 모듈이다. 즉, 소리 출력부(113)는 사용자에게 소리, 경고음 및 음성 안내를 출력할 수 있다.
이외에도 자기공명영상장치(100)는 설명하지 않은 구성을 포함할 수 있다.
도 6은 스캐너의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 대상체가 놓여 있는 공간을 X, Y, Z 축으로 구분한 도면이며, 도 8은 자석 어셈블리의 구조와 경사자장 코일부의 구조를 나타낸 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
도 6을 참조하면, 자석 어셈블리(150)는 내부 공간이 비어 있는 원통형의 형상을 하며 갠트리(gantry) 또는 보어(bore)라고도 한다. 그리고, 그 내부 공간은 캐비티(cavity)라고 하며, 이송 테이블(200)은 그 위에 누워 있는 대상체(Ob)를 캐비티로 이송시켜 자기 공명 신호를 얻을 수 있도록 한다.
자석 어셈블리(150)는 도 4 또는 도5에서 설명한 정자장 코일부(151), 경사자장 코일부(152), 및 RF 송신 코일(153)을 포함한다.
정자장 코일부(151)는 캐비티의 둘레를 코일이 감고 있는 형태로 할 수 있고 정자장 코일부(151)에 전류가 인가되면 자석 어셈블리(150) 내부 공간 즉, 캐비티에 정자장이 형성된다.
정자장의 방향은 일반적으로 자석 어셈블리(150)의 동축과 평행하다.
캐비티에 정자장이 형성되면 대상체(Ob)를 구성하는 원자 특히, 수소 원자의 원자핵은 정자장의 방향으로 정렬되며, 정자장의 방향을 중심으로 세차운동(precession)을 한다. 원자핵의 세차속도는 세차주파수로 나타낼 수 있으며 이를 라모르(Larmor) 주파수라 부르고 아래의 [수학식 1]으로 표현할 수 있다.
[수학식 1]
ω=γB0
여기서, ω는 라모르 주파수이고 γ는 비례상수이며 B0는 외부 자기장의 세기이다. 비례상수는 원자핵의 종류마다 달라지며 외부 자기장의 세기의 단위는 테슬라(T) 또는 가우스(G)이고 세차주파수의 단위는 Hz이다.
예를 들어, 수소 양성자는 1T의 외부 자기장 속에서 42.58MHZ의 세차주파수를 가지며, 인간의 몸을 구성하는 원자 중 가장 큰 비율을 차지하는 것이 수소이므로 자기공명영상장치에서는 주로 수소 양성자의 세차운동을 이용하여 자기 공명 신호를 얻는다.
경사자장 코일부(152)는 캐비티에 형성된 정자장에 경사(gradient)를 발생시켜 경사자장(gradient magnetic field)를 형성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 대상체(Ob)의 머리부터 발까지의 상하방향과 평행하는 Y축, 즉 정자장의 방향과 평행하는 축을 Z축으로, 대상체(Ob)의 좌우방향과 평행하는 축을 X축으로, 공간에서의 상하방향과 평행하는 축을 Y축으로 이하 설명한다.
자기 공명 신호에 대한 3차원의 공간적인 정보를 얻기 위해서는 x, y, z 축 모두에 대한 경사자장이 요구된다. 이에 경사자장 코일부(152)는 세 쌍의 경사 코일을 포함한다.
도 8에 도시된 것처럼 Z축 경사 코일(152z)은 일반적으로 한 쌍의 링 타입의 코일로 구성되고, Y축 경사 코일(152y)은 대상체(Ob)의 위아래에 위치한다. X축 경사 코일(152x)은 대상체(Ob)의 좌우측에 위치한다.
도 9는 경사자장 코일부를 구성하는 각 경사 코일의 동작과 관련된 펄스 시퀀스를 도시한 도면이다.
반대극성을 가진 직류전류가 두 개의 Z축 경사 코일(152z) 각각에서 반대 방향으로 흐르게 되면 Z축 방향으로 자장의 변화가 발생하여 경사자장이 형성된다.
Z축 경사 코일(152z)에 일정 시간 동안 전류를 흘려 주어 경사자장이 형성되면, 공명 주파수는 경사자장의 크기에 따라 크거나 작게 변화된다. 그리고, 특정 위치에 해당하는 고주파 신호를 RF 송신 코일(153)을 통해 인가하면 그 특정 위치에 대응되는 단면의 양성자 만이 공명을 일으킨다. 따라서, Z축 경사 코일(154)은 슬라이스 선택에 사용된다. 그리고, Z축 방향으로 형성되는 경사자장의 기울기가 클수록 얇은 두께의 슬라이스를 선택할 수 있다.
Z축 경사 코일(152z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되면, 슬라이스를 구성하는 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 각 스핀을 구별할 수 없다.
이 때, Y축 경사 코일(152y)에 의해 Y축 방향으로 경사자장이 형성되면, 경사자장은 슬라이스의 행(row)들이 서로 다른 위상을 갖도록 위상 시프트를 일으킨다.
즉, Y축 경사자장이 형성되면 큰 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 높은 주파수로 위상이 변하고 작은 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 보다 낮은 주파수로 위상이 변한다. Y축 경사자장이 사라지면 선택된 슬라이스의 각 행들은 위상 시프트가 일어나 서로 다른 위상을 갖게 되고, 이로 인해 행들을 구별할 수 있다. 이와 같이 Y축 경사 코일(152y)에 의해 생긴 경사자장은 위상 부호화(phase encoding)에 사용된다.
Z축 경사 코일(152z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되고, Y축 경사 코일(152y)에 의해 형성된 경사자장을 통해 선택된 슬라이스를 구성하는 행들을 서로 다른 위상으로 구별한다. 그러나 행을 구성하는 각 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 구별할 수 없다.
이때 X축 경사 코일(152x)에 의해 X축 방향으로 경사자장이 형성되면, X축 경사자장은 각 행을 구성하는 스핀들이 서로 다른 주파수를 갖도록 하여 각각의 스핀을 구별하도록 해준다. 이와 같이 X축 경사 코일(152x)에 의해 생긴 경사자장은 주파수 부호화(frequency encoding)에 사용된다.
전술한 것처럼, Z, Y, X축 경사 코일에 의해 형성되는 경사자장은 슬라이스 선택, 위상 부호화, 주파수 부호화를 통해 각 스핀들의 공간 위치를 부호화(spatial encoding)한다.
경사자장 코일부(152)는 경사 인가부(130)와 접속되어 있고, 경사 인가부(130)는 펄스 시퀀스 제어부(122)로부터 전송받은 제어신호에 따라 경사자장 코일부(152)에 전류 펄스를 인가하여 경사자장을 발생시킨다. 따라서, 경사 인가부(130)는 경사 전원이라고도 하며, 경사자장 코일부(152)를 구성하는 세 개의 경사 코일(152z, 152y, 152x)에 대응하여 세 개의 구동회로를 구비할 수 있다.
외부 자기장에 의해 정렬된 원자핵들은 Larmor 주파수로 세차운동을 하며 여러 개의 원자핵의 자화(magnetization) 벡터합을 하나의 평균자화(net magnetization) M으로 나타낼 수 있다.
평균자화의 Z축 성분은 측정이 불가능하고, Mxy만이 검출될 수 있다. 따라서 자기 공명 신호를 얻기 위해서는 원자핵을 여기(excitation)시켜 평균자화가 XY 평면 위에 존재하게 해야 한다. 원자핵의 여기를 위해 원자핵의 Larmor 주파수로 tune된 RF 펄스를 정자장에 인가해야 한다.
RF 송신 코일(153)은 RF 인가부(140)와 접속되어 있고, RF 인가부(140)는 펄스 시퀀스 제어부(122)로부터 전송받은 제어신호에 따라 RF 송신 코일(153)에 고주파 신호를 인가하여 RF 송신 코일(153)로 하여금 자석 어셈블리(150) 내부에 RF 펄스를 송신하게 한다.
RF 인가부(140)는 고주파 신호를 펄스형 신호로 변조하는 변조 회로 및 펄스형 신호를 증폭하는 RF 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
데이터 수집부(161)는 RF 수신 코일(170)이 수신한 자기공명신호를 증폭하는 전치 증폭기(preamplifier), 전치 증폭기로부터의 자기 공명 신호를 전송받아 위상 검출하는 위상 검출기, 위상 검출에 의해 획득된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함한다. 그리고 데이터 수집부(161)는 디지털 변환된 자기 공명 신호를 데이터 저장부(162)로 전송한다.
이와는 달리, RF 수신 코일(170)이 수신한 자기 공명 신호를 증폭하는 증폭 장치를 포함하고, 데이터 수집부는 전치 증폭기를 포함하지 않을 수도 있다.
데이터 저장부(162)에는 2차원 푸리에 공간을 구성하는 데이터 공간이 형성되며 스캔 완료된 전체 데이터의 저장이 완료되면 데이터 처리부(163)는 2차원 푸리에 공간 내의 데이터를 2차원 역 푸리에 변환하여 대상체(Ob)에 대한 영상을 재구성한다. 재구성된 영상은 디스플레이(112)에 표시된다.
도 10 내지 도 12는 개시된 유전체 패드의 두께를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해 이하 함께 설명한다.
먼저, 도 10을 참조하면, 개시된 일 예에 따른 유전체 패드(1)는 RF 수신 코일(170)의 일 단면과 대상체(Ob) 사이에 위치한다.
구체적으로 이하에서는 최적의 신호 대 잡음비를 얻기 위한 유전체 패드(1)의 두께를 결정하기 위한 것으로, 유전체 패드(1)는 적어도 하나의 블록(10)으로 시뮬레이션되었다. 또한, 적어도 하나의 블록(10)의 두께는 대상체(Ob)와 RF 수신 코일 사이의 거리, 즉 Z축 방향의 길이에 해당한다.
또한, 대상체(Ob)는 원통형으로 시뮬레이션 되었으며, RF 수신 코일(170)은 적어도 하나의 블록(10)에 대응되는 크기로 시뮬레이션을 진행하였다.
도 11은 도 10의 3차원 영상을 Z축 방향으로 절단된 도면이다.
도 11을 참조하면, RF 수신 코일(170)의 직사각형 모양의 Z축 방향 두께가 78mm, Y축 방향의 길이가 84mm이고, 코일의 너비가 6mm2인 것을 예시로 도 12의 시뮬레이션을 진행하였다.
또한, 고유전체 물질로 이뤄진 유전체 패드는 2000 R.Permittiivity를 가지고, 전도도(Conductivity)는 0.5/m로 도 12의 시뮬레이션을 진행하였다.
대상체(Ob)는 X축 방향의 길이가 370mm이고, 지름(diameter)이 168mm인 원통형 모양을 기준으로 시뮬레이션을 진행하였다. 대상체(Ob)의 단면에서 음영으로 표시된 부분은 관심 영역(ROI)에 해당한다.
마지막으로, 도 12의 시뮬레이션 결과는 개시된 유전체 패드(1)의 두께(d)를 조절하면서 최선의 신호 대 잡음비를 출력하는 것으로, 블록(10)의 두께가 2 mm 내지 18mm로 조정하였다. 블록의 두께가 조절됨에 따라 대상체의 위치 또한 도 11과 같이 변화할 수 있다.
도 12는 도 10 및 도 11의 기준으로 유전체 패드의 두께를 조절하면서 출력되는 신호 크기를 측정한 결과를 표시하는 그래프이다.
구체적으로, 그래프의 X축은 유전체 패드(1), 구체적으로 도 11의 블록(10)의 Z축 방향의 두께에 해당하고, 단위는 mm이다. 그래프의 Y축은 유전체 패드(1)의 유전율이 2000일 때, 관심 영역 내에서 수집되는 신호의 크기를 의미하고, 단위는 T이다.
도 12를 참조하면, 신호의 크기는 유전체 패드(1)의 두께가 커질수록 작아지다가 10mm에서 소정의 크기만큼 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 유전율이 2000일 때, 대상체 내부의 신호 크기는 2mm 내지 4mm로 설정되는 것이 유리한 것을 확인할 수 있다.
따라서 개시된 유전체 패드(1)의 두께는 2mm 내지 4mm로 마련될 수 있으며, 이 경우 7Tesla 이상의 자장속에서 높은 신호 대 잡음비의 영상을 출력하는 효과가 있다.
한편, 전술한 그래프에서는 유전율이 2000인 것으로 한정하였지만, 개시된 유전체 패드(1)의 유전율이 반드시 2000일 때만 한정되는 것은 아니고, 1000 내지 3000일 수 있으며, 고유전율에 해당할 수 있는 범위로 가변될 수 있다.
도 13 및 도 14는 다른 실시예에 따른 유전체 패드를 도시한 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위해서 이하 함께 설명한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 유전체 패드(1)는 고유전체 세라믹으로 마련된 복수 개의 블록(10)이 다양한 형태로 제작될 수 있다.
구체적으로 도 13과 같이 복수 개의 블록(10)은 미리 설정된 두께를 가지고 삼각형 모양의 3차원 구조로 제작될 수 있다. 또한, 도 14와 같이 복수 개의 블록(10)은 직사각형 모양의 3차원 구조로 제작될 수도 있다. 미리 설정된 두께(Z 방향)는 전술한 바와 같이 2mm 내지 4mm일 수 있다.
도 13및 도 14에서 복수 개의 블록(10)은 유연성을 제공하는 연결부재(20) 상에 접착되어 마련될 수 있다. 연결부재(20)는 Teflon plate와 같이 얇은 재질로 마련될 수 있으며, 약 1mm 이내의 두께(Z방향)를 가질 수 있다.
연결부재(20)상에 놓여진 복수 개의 블록(10)은 각각 미리 설정된 거리만큼 이격된다. 일 예로, 미리 설정된 복수 개의 블록(10)간의 거리는 1mm일 수 있으며, 도 13 및 도 14와 같이 촘촘하게 마련될 수 있다.
유전체 패드(1)의 모양은 연결부재(20)가 제공하는 유연성에 의해서 대상체(Ob)의 표면의 굴곡에 따라 가변될 수 있다. 일 예로, 도 13 및 도 14에서는 유전체 패드(1)가 Z방향으로 들어간 형태를 도시하였다.
이외에도 개시된 유전체 패드(1)는 다양한 다른 모양으로 가변될 수 있으며, 높은 신호 대 잡음비를 얻을 수 있는 유연성을 제공하는 형태로 마련되면 충분하다.
1: 유전체 패드 10: 블록
20: 연결부재 100: 자기공명영상 장치
101: 오퍼레이팅부 120: 제어부
130: 경사 인가부 140: RF 인가부
150: 자석 어셈블리 170: RF 수신 코일
200: 이송 테이블

Claims (13)

  1. 고유전체 세라믹으로 이루어지고, 미리 설정된 거리만큼 이격되어 마련된 복수 개의 블록; 및
    상기 복수 개의 블록의 위치가 가변되도록 상기 복수 개의 블록을 연결하는 연결부재;를 포함하고,
    상기 복수 개의 블록은, 두께가 2mm 내지 4mm인 것을 특징으로 하는 유전체 패드(Dielectric pad).
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고유전체 세라믹은,
    고유전율 소재의 소결체로 마련되는 유전체 패드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 블록 및 상기 연결부재를 보호하는 하우징;을 더 포함하는 유전체 패드.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 소결체의 재료는,
    BaTiO3, SrTiO3, Ba(Fe1/2Nb1/2)O3, CaCu3Ti4O12, CaTiO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 및 KNbO3 로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 유전체 패드.
  6. 내부 공간에 자기장을 형성하는 자석 어셈블리;
    상기 자석 어셈블리가 형성하는 자기장이 인가된 대상체로부터 여기된 자기공명신호를 수신하는 RF 수신 코일;
    상기 RF 수신 코일과 상기 대상체 사이에 위치하는 유전체 패드;
    상기 유전체 패드를 통해 상기 RF 수신 코일이 전달하는 상기 자기공명신호를 기초로 상기 대상체의 영상을 생성하는 제어부;를 포함하고,
    상기 유전체 패드는,
    고유전체 세라믹으로 이루어지고, 미리 설정된 거리만큼 이격되어 마련된 복수 개의 블록; 및
    상기 복수 개의 블록의 위치가 가변되도록 상기 복수 개의 블록을 연결하는 연결부재;를 포함하고,
    상기 복수 개의 블록은, 두께가 2mm 내지 4mm인 것을 특징으로 하는 자기공명영상 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 자석 어셈블리는,
    상기 자기장을 7 Tesla 이상으로 형성하는 자기공명영상 장치.
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 고유전체 세라믹은,
    고유전율 소재의 소결체로 마련되는 자기공명영상 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 소결체의 재료는,
    BaTiO3, SrTiO3, Ba(Fe1/2Nb1/2)O3, CaCu3Ti4O12, CaTiO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 및 KNbO3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 자기공명영상 장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 RF 수신 코일은,
    상기 자석 어셈블리와 분리되고, 상기 대상체에 근접하여 부착되는 자기공명영상 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복수개의 블록 및 상기 연결부재를 보호하는 하우징;을 더 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 대상체 및 상기 RF 수신 코일과 접촉하는 자기공명영상 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 블록은,
    유전율이 1000 내지 3000인 유전체 패드.
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