KR102154520B1 - 밀착형 rf코일 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피검체의 크기에 상관없이 RF코일이 밀착된 상태에서 자기공명 영상 촬영이 이루어질 수 있는 밀착형 RF코일 장치에 관한 것으로, 중공의 원통형상의 프레임(110)과; 상기 프레임(110) 내측면에 배치되어 반경방향의 내측으로 팽창 가능하여 피검체(10)를 지지하도록 마련되는 복수 개의 면상 쿠션부(120)와; 상기 면상 쿠션부(120) 각각의 표면에 부착되는 표면 코일(130)과; 상기 면상 쿠션부(120)에 공기를 주입하기 위한 공기주입부(140)를 포함한다.

Description

밀착형 RF코일 장치{Close fitting RF coil device}
본 발명은 밀착형 RF코일 장치에 관한 것으로서, 피검체의 크기에 상관없이 RF코일이 밀착된 상태에서 자기공명 영상 촬영이 이루어질 수 있는 밀착형 RF코일 장치에 관한 것이다.
자기 공명 영상(magnetic resonance imaging, MRI)은 균일한 주자기장(main magnetic field) 내에서 인체 내에 존재하는 핵종(수소, 인, 나트륨, 탄소 등)의 자화벡터(magnetization vector)에 대해 고주파 RF(radiofrequency) 펄스를 인가하여 특정 핵종(수소 등)을 공명시켜 수직평면으로 자화벡터가 재정렬되면서 발생되는 자기공명 신호를 수신하여 컴퓨터를 통해 재구성하여 영상화하는 기술이다.
일반적으로 자화벡터를 공명시키기 위한 펄스 송신과 발생된 자기공명 신호의 수신은 RF코일에 의해 이루어지며, 이때 RF코일은 자화벡터를 공명시키기 위한 RF 신호를 송신(RF 송신 모드)하는 코일과 자기공명 신호를 수신(RF 수신 모드)하는 코일이 각각 따로 마련될 수 있으며, 또는 하나의 RF코일에 의해 RF 송신 모드와 RF 수신 모드가 같이 수행될 수 있다.
일반적인 상용 RF코일은 코일 엘리먼트와 함께 이를 고정 지지하기 위하여 단단한 구조물(프레임)을 필수 구성으로 하며, 따라서 RF코일과 피검체가 충분히 밀착되지 못하여 채움인자(filling factor)가 저하되는 문제점이 있다.
채움인자(filling factor)는 RF코일 내의 피검체가 차지하는 부피비로 표현되는 인자로서, 피검체의 여기신호(RF 신호)와 MR 신호의 검출 효율에 영향을 주어 S/N비(signal to noise ratio)를 좌우하며, 최종적으로는 자기공명영상의 질을 결정하는 중요 인자 중의 하나이다. 이러한 채움인자는 RF코일과 피검체를 최대한 밀착되게 함으로써 높일 수가 있다.
따라서 채움인자를 높이기 위해서는 측정 대상의 사이즈를 고려하여 그에 적합한 크기의 RF코일을 제작하여 측정하는 것이나, 뇌, 무릎, 팔과 같은 국소부위에 대해 환자의 성별, 연령 등을 모두 고려하여 각 환자에게 맞추어 RF코일을 제작하여 사용한다는 것은 현실적으로 불가능하며, 특히 인체가 아닌 소동물을 대상으로 한 영상 획득 시에는 RF코일 내에서 소동물의 체적이 균일하게 분포하지 않고, 코일의 영역에 따라서는 검사체가 멀거나 가까워서 신호 획득 시에 S/N비의 차이가 발생된다.
공개특허공보 제10-2015-0072618호(공개일자: 2015.06.30.)
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 개선하고자 하는 것으로, 피검체의 크기 및 형상과는 상관없이 RF코일과 피검체가 밀착되어 자기공명 영상의 획득이 가능하여 채움인자를 크게 개선할 수 있는 밀착형 RF코일 장치를 제공하고자하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밀착형 RF코일 장치는, 중공의 원통형상의 프레임과; 상기 프레임 내측면에 배치되어 반경방향의 내측으로 팽창 가능하여 피검체를 지지하도록 마련되는 복수 개의 면상 쿠션부와; 상기 면상 쿠션부 각각의 표면에 부착되는 표면 코일과; 상기 면상 쿠션부에 공기를 주입하기 위한 공기주입부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 면상 쿠션부는, 측면의 테두리면에 접철이 이루어지는 주름부가 형성되며, 상기 면상 쿠션부는 서로 동일한 크기와 형태를 갖는다.
바람직하게는, 상기 공기주입부는 상기 면상 쿠션부와 호스에 의해 연결되어 압축된 공기를 주입하게 되는 가압벌브와; 상기 면상 쿠션부에 충전된 공기를 배출시키기 위한 릴리프 밸브를 포함한다.
바람직하게는, 상기 면상 쿠션부는 연결호스에 의해 서로 연통되며, 각 연결호스는 공기의 흐름을 단속하게 되는 체크밸브가 마련된다.
바람직하게는, 상기 면상 쿠션부는 상기 프레임의 축방향으로 2열 이상 마련되며, 상기 공기주입부는 상기 면상 쿠션부의 열 단위로 독립적으로 마련되어 공기의 주입이 가능하다.
본 발명에 따른 밀착형 RF코일 장치는, 피검체가 삽입 위치하게 되는 중공의 원통형 프레임과, 이 프레임의 내측 배치되어 공기의 주입에 의해 반경방향으로 팽창하여 피검체를 지지하도록 마련되는 복수 개의 면상 쿠션부와, 각 면상 쿠션부의 표면에 부착되는 복수 개의 표면 코일을 포함하여 피검체의 입체적인 형상에 따라서 각 표면 코일이 밀착되어 높은 채움인자의 조건에서 자기공명 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치의 공기주입부의 일부 구성을 확대하여 보여주는 도면,
도 3의 (a)(b)(c)는 본 발명의 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치에 피검체가 위치한 상태를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치의 단면 구성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치의 사시 구성도.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예의 밀착형 RF코일 장치는, 중공의 원통형상의 프레임(110)과, 프레임(110)의 내측면에 배치되어 반경방향의 내측으로 팽창 가능하여 피검체를 지지하도록 마련되는 복수 개의 면상 쿠션부(120)와, 각 면상 쿠션부(120)의 표면에 부착되는 표면 코일(130)과, 면상 쿠션부(120)에 공기를 주입하기 위한 공기주입부(140)를 포함한다.
프레임(110)은 피검체가 수용 가능하도록 충분한 사이즈를 갖는 중공의 원통형상을 가지며, 부도체이면서 비자성체의 특성을 갖는 범위 내에서 특정한 소재에 한정되지는 않으며, 예를 들어, 투명한 재질의 아크릴 수지가 사용될 수 있다.
복수의 면상 쿠션부(120)는 프레임(110)의 내주면에 나란하게 배치되며, 각 면상 쿠션부(120)은 양면테이프 또는 접착제에 의해 프레임(110)에 고정될 수 있다.
면상 쿠션부(120)는 대략 사각의 평면 구조를 가지며, 측면의 테두리면에 접철이 이루어지는 주름부(121)가 형성되어 공기의 주입에 의해 주름부(121)가 펴지면서 면상 쿠션부(120)는 프레임(110)의 반경방향의 내측으로 팽창이 이루어진다. 바람직하게는, 각 면상 쿠션부(120)는 서로 동일한 크기(size)와 형태(shape)를 가지며, 유연한 재질의 연결호스(122)에 의해 서로 연통되어 면상 쿠션부(120) 중의 어느 하나에 압축공기가 주입되면, 연결호스(122)를 통하여 순차적으로 각 면상 쿠션부(120)에 공기의 주입이 이루어진다.
각 면상 쿠션부(120)의 표면에는 표면 코일(130)이 부착된다. 표면 코일(130)은 전도성 스트립에 의해 제공될 수 있으며, 2차원 형상의 범위 내에서 다양한 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어, 정방형(rectangular) 또는 원형(circular) 또는 나선형(spiral)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 각 표면 코일은 케이블(미도시)이 연결되어 다채널의 송수신용 RF코일로 사용될 수 있으며, 또한 각 표면 코일에 별도의 케이블이 연결되지 않고 주자기장에 대한 로컬 자기장(local magnetic field)을 생성하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
공기주입부(140)는 각 면상 쿠션부(120)에 공기를 주입하기 위한 것으로서, 면상 쿠션부(120)와 호스(141)에 의해 연결되어 압축된 공기를 주입하게 되는 가압벌브(142)와, 면상 쿠션부(120)에 충전된 공기를 배출시키기 위한 릴리프 밸브(143)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 공기주입부(140)는 가압벌브(142)의 수 조작(manual operation)에 압축공기가 발생되는 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 압축기(compressor)와 같은 전동식의 압축공기 발생수단이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치의 공기주입부의 일부 구성을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 2를 참고하면, 면상 쿠션부(120)는 일측에 관이음을 위한 니플(121)이 마련되며, 가압벌브와 연결된 호스(141)의 일단에는 니플(121)과 나사 조립이 이루어지는 커넥터(141a)가 마련될 수 있다. 따라서 니플(121)과 커넥터(141a)에 의해 공기주입부(140)는 면상 쿠션부(120)와 따로 분리가 가능하다.
도 3의 (a)(b)(c)는 본 발명의 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치에 피검체가 위치한 상태를 보여주는 도면이며, 설명의 이해를 돕기 위하여 면상 쿠션부(120a)(120b)는 수평 배치되는 프레임(110)의 최하단에 위치하여 호스에 의해 공기주입부와 직접 연결되는 제1면상 쿠션부(120a)와, 프레임(110)의 최상단에 위치하여 제1면상 쿠션부(120a)와 가장 멀리 배치되는 제2면상 쿠션부(120b)를 구분하여 설명한다.
도 3의 (a)는 면상 쿠션부(120a)(120b)에 공기 주입 전 상태를 보여주고 있으며, 프레임(110)의 중앙에 피검체(10)가 위치하게 되며, 이때 면상 쿠션부(120a)(120b)와 피검체(10) 사이에는 충분한 유격(d1)을 갖는다.
각 면상 쿠션부는 연결호스(122)에 의해 서로 연통되며, 바람직하게는, 각 연결호스(122)의 공기 흐름을 단속하기 위한 체크밸브가 마련된다. 체크밸브는 연결호스(122)에 마련되어 통기공이 형성된 한 쌍의 제1 및 제2통기 포트(151)(152)와, 탄성체(153)에 의해 탄성 지지되어 제1통기 포트(151)의 통기공을 차단하게 되는 체크볼(154)을 포함할 수 있다. 따라서 일정 압력 이하에서 체크볼(154)은 탄성체(153)에 의해 제1통기 포트(151)를 차단하며, 체크볼(154)에 일정 이상의 압력이 작용하는 경우에는 제1통기 포트(151)가 개방되어 두 이웃하는 면상 쿠션부가 연통되어 공기의 흐름이 발생된다.
이와 같이 복수의 면상 쿠션부(120a)(120b)는 체크밸브가 구비된 연결호스(122)에 의해 연통되어 공기주입부와 직접 연통된 제1면상 쿠션부(120a)에 먼저 공기의 주입이 이루어져 충분히 팽창이 이루어진 후에 이웃한 면상 쿠션부에 순차적으로 공기가 주입되어 팽창이 이루어지며, 최종적으로 제2면상 쿠션부(120b)의 팽창이 이루어진다. 한편, 이러한 체크밸브가 구비된 연결호스에 의해 연통된 경우에 공기를 배출하기 위한 릴리프 밸브는 제2면상 쿠션부(120b)에 별도로 마련되어 전체 면상 쿠션부의 공기 배출이 이루어질 수 있다.
도 3의 (b)(c)는 면상 쿠션부(120a)(120b)에 공기의 주입이 이루어지는 과정을 예시하여 보여주고 있으며, 공기의 주입에 의해 면상 쿠션부(120a)(120b)는 프레임(110)의 반경방향의 내측으로 팽창(d2<d1)이 이루어져 면상 쿠션부(120a)(120b)는 피검체(10)와 밀착되어 면상 쿠션부(120a)(120b)에 부착된 표면 코일은 피검체(10)와 밀착된 상태에서 자기공명 영상 촬영이 이루어진다.
특히 도 3의 (b)에 예시된 것과 같이, 공기주입부에 의해 초기에 공기의 주입이 이루어지는 과정을 살펴보면, 제1면상 쿠션부(120a)에 먼저 공기의 주입이 이루어지며, 제1면상 쿠션부(120a)에 충분히 공기가 주입되어 일정 높이까지 팽창이 이루어진 후에 순차적으로 이웃하는 면상 쿠션부의 팽창이 이루어지며, 최종적으로 제2면상 쿠션부(120b)의 팽창이 이루어진다. 따라서 피검체(10)의 하중을 대부분을 지탱하게 되는 제1면상 쿠션부(120a)가 먼저 팽창된 후에 최종적으로 제2면상 쿠션부(120b)가 팽창되어 피검체(10)와 밀착이 이루어짐으로써 피검체(10)는 프레임(110)의 중앙에서 위치하여 각 면상 쿠션부의 표면 코일과 밀착이 이루어진다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치의 단면 구성도이다.
도 4를 참고하면, 본 실시예의 밀착형 RF코일 장치는, 중공의 원통형상의 프레임(210)와, 프레임(210)의 축방향(C1)으로 2열 이상 마련되는 복수 개의 면상 쿠션부(220)를 포함하며, 각 면상 쿠션부(220)에 표면 코일이 부착되고 면상 쿠션부(220)에 공기를 주입하기 위한 공기주입부는 앞서 실시예와 동일하다.
본 실시예에서 면상 쿠션부(220)는 피검체(10)의 다양한 굴곡(t1-t4)에 대하여 일정 구간(Z1-Z4) 별로 나뉘어서 각 구간별로 대응되어 복수 개의 열로 구성되어 피검체(10)와 밀착되며, 각 열의 면상 쿠션부(220)는 동일한 크기와 형태를 가질 수 있으나, 서로 다른 열의 면상 쿠션부(220)는 서로 다른 크기(size)를 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 각 열의 면상 쿠션부(220) 마다 공기주입부(미도시)가 별도로 마련되어 각 열 단위로 독립적으로 공기의 주입이 이루어질 수 있다.
이와 같이 프레임(210)의 축방향(C1)으로 2열 이상으로 구성된 면상 쿠션부(220)는 피검체(10)의 길이 방향으로 입체적인 형상에 따라서 밀착이 가능하여 표면 코일이 피검체(10)와 충분히 밀착된 상태에서 자기공명 영상의 촬영이 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밀착형 RF코일 장치의 사시 구성도이다.
도 5에 예시된 것과 같이, 본 실시예의 RF코일 장치는, 동일 축(C2) 상에 배치되는 복 수개의 프레임(311)(312)과, 각 프레임(311)(312)의 내측면에 배치되어 반경방향의 내측으로 팽창 가능하게 마련되는 복수 개의 면상 쿠션부(321)(322)를 포함하며, 각 면상 쿠션부(321)(322)에 표면 코일이 부착되고 면상 쿠션부(321)(322)에 공기를 주입하기 위한 공기주입부는 앞서 실시예와 동일하다.
본 실시예에서 프레임(311)(312)은 서로 다른 직경을 가질 수 있으며, 각 프레임(311)(312)의 내측면에 배치되는 복수 개의 면상 쿠션부(321)(322)가 마련되어 앞서 실시예와 마찬가지로 2열 이상으로 구성된 면상 쿠션부(321)(322)에 의해 피검체(10)의 다양한 굴곡에 대하여 구간별로 면상 쿠션부(321)(322)의 팽창이 이루어져 각 면상 쿠션부(321)(322)의 표면 코일들이 피검체(10)와 밀착된 상태를 유지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110, 210, 311, 312 : 프레임
120, 220, 321, 322 : 면상 쿠션부
122 : 연결호스 151, 152 : 통기 포트
153 : 탄성체 154 : 체크볼
130 : 표면 코일 140 : 공기주입부

Claims (6)

  1. 중공의 원통형상의 프레임과;
    상기 프레임 내측면에 배치되어 반경방향의 내측으로 팽창 가능하여 피검체를 지지하도록 마련되는 복수 개의 면상 쿠션부와;
    상기 면상 쿠션부 각각의 내측 표면에 부착되는 표면 코일과;
    상기 면상 쿠션부에 공기를 주입하기 위한 공기주입부를 포함하며,
    상기 면상 쿠션부는, 각 측면의 테두리면에 반경 방향으로 접철이 이루어지는 주름부가 형성되어 서로 연결호스에 의해 연통되며, 각 연결호스는 공기의 흐름을 단속하게 되는 체크밸브가 마련되어 상기 면상 쿠션부의 팽창에 의해 상기 표면 코일은 상기 프레임의 반경방향의 내측으로 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 밀착형 RF코일 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 면상 쿠션부는 서로 동일한 크기와 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 밀착형 RF코일 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공기주입부는,
    상기 면상 쿠션부와 호스에 의해 연결되어 압축된 공기를 주입하게 되는 가압벌브와;
    상기 면상 쿠션부에 충전된 공기를 배출시키기 위한 릴리프 밸브를 포함하는 밀착형 RF코일 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 면상 쿠션부는 상기 프레임의 축방향으로 2열 이상 마련되며, 상기 공기주입부는 상기 면상 쿠션부의 열 단위로 독립적으로 마련되어 공기의 주입이 가능한 것을 특징으로 하는 밀착형 RF코일 장치.
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