KR102587374B1 - 자기 공명 영상 시스템 및 그 관련 방법 - Google Patents

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Abstract

자기 공명 영상 시스템이 개시된다. 이 자기 공명 영상 시스템은 복수의 자기장 라인들을 포함하는 자기장을 발생시키는 자석 코어를 포함한다. 자기 공명 영상 시스템은 또한 자석 코어를 따라 배치된 복수의 그라디언트 코일들 및 복수의 그라디언트 증폭기들을 포함한다. 또한, 자기 공명 영상 시스템은 복수의 그라디언트 코일들 중 대응하는 그라디언트 코일과 복수의 그라디언트 증폭기들 중 대응하는 그라디언트 증폭기를 결합하는 복수의 버스 바 전도체들을 포함한다. 복수의 버스 바 전도체들은 복수의 자기장 라인들을 따라 연장되는 제1 경로 및 대응하는 그라디언트 코일로부터 자기장의 프린지 영역으로 실질적으로 직선 방향을 따라 연장되는 제2 경로 중 적어도 하나를 따라 배치되어 복수의 버스 바 전도체들에 대한 로렌츠 힘의 효과를 감소시킨다.

Description

자기 공명 영상 시스템 및 그 관련 방법
본 출원은 2015년 11월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제14/938,891호에 대한 우선권을 주장하고, 이 미국 특허 출원의 전체 내용은 본원 명세서에서 참조로서 원용된다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging; MRI) 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 자기 공명 영상 시스템을 위한 버스 바 전도체(bus-bar conductor)들에 관한 것이다.
자기 공명 영상(MRI) 시스템에서, 전기적 버스 바 전도체는 전류를 그라디언트 드라이버(gradient driver)로부터 그라디언트 코일(gradient coil)로 전송한다. 삽입 그라디언트 코일 MRI 시스템에서, 종종 그라디언트 코일은 자석 코어(magnet core)보다 훨씬 짧다. 따라서, 버스 바 전도체들은 그라디언트 코일에 결합하기 위해 자석의 등각점(iso-center)에 상당히 근접해지도록 연장될 필요가 있다. 특히, 상당한 길이의 버스 바 전도체들은 자석 코어에 의해 발생된 강한 자기장의 영향을 받는 영역에 배치된다. 자석 코어에 인접한 버스 바 전도체들의 파트들은 자기장으로 인하여 강한 로렌츠 힘(Lorentz force)을 받게 된다.
버스 바 전도체들은 로렌츠 힘으로 인하여 심한 진동을 받게 된다. 버스 바 전도체들의 진동은 또한, 환자 테이블의 기계적 흔들림(mechanical shaking)을 야기시킬 수 있고, MRI 시스템에서 음향 노이즈를 발생시킬 수 있다.
로렌츠 힘은 또한 버스 바 전도체들에 대응하는 필라멘트와 접합부 사이에서 간헐적 접촉(intermittent contact)을 야기시킨다. 필라멘트와 접합부 사이의 금속간 접촉은 방전의 발생을 야기시킨다. 그 결과, 화이트 픽셀 아티팩트(white pixel artifact)가 발생된다. 따라서, 획득된 영상의 품질을 훼손시킨다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 미국 특허출원공개공보 US2003/0107376호 (2003.06.12.)에 개시되어 있다.
따라서, MRI 시스템에서 로렌츠 힘의 효과를 최소화하기 위해서는 버스 바 전도체들의 콤팩트하고 간단한 설계를 필요로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 공명 영상 시스템이 개시된다. 자기 공명 영상 시스템은 복수의 자기장 라인들을 포함하는 자기장을 발생시키는 자석 코어를 포함한다. 자기 공명 영상 시스템은 또한 자석 코어를 따라 배치된 복수의 그라디언트 코일들과, 복수의 그라디언트 증폭기들을 포함한다. 또한, 자기 공명 영상 시스템은 복수의 그라디언트 코일들 중 대응하는 그라디언트 코일과 복수의 그라디언트 증폭기들 중 대응하는 그라디언트 증폭기를 결합하는 복수의 버스 바 전도체들을 포함한다. 복수의 버스 바 전도체들은 복수의 자기장 라인들을 따라 연장되는 제1 경로 및 대응하는 그라디언트 코일로부터 자기장의 프린지 영역(fringe region)까지 실질적으로 직선 방향을 따라 연장되는 제2 경로 중 적어도 하나를 따라 배치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자기 공명 영상 시스템을 설치하는 방법이 개시된다. 본 방법은 복수의 버스 바 전도체들을 복수의 그라디언트 코일들 중 대응하는 그라디언트 코일 및 복수의 그라디언트 증폭기들 중 대응하는 그라디언트 증폭기에 결합하는 단계를 포함한다. 복수의 그라디언트 코일들은 복수의 자기장 라인들을 포함하는 자기장을 발생시키도록 구성되는 자석 코어를 따라 배치된다. 또한, 본 방법은 복수의 자기장 라인들을 따라 연장되는 제1 경로 및 대응하는 그라디언트 코일로부터 자기장의 프린지 영역까지 실질적으로 직선 방향을 따라 연장되는 제2 경로 중 적어도 하나를 따라 복수의 버스 바 전도체들을 배치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 자기 공명 영상 시스템의 동작 방법이 개시된다. 본 방법은 자석 코어를 사용하여 복수의 자기장 라인들을 포함하는 자기장을 발생시키는 단계를 포함한다. 본 자기 공명 영상 시스템은, 자석 코어를 따라 배치된 복수의 그라디언트 코일들과, 복수의 그라디언트 증폭기들과, 복수의 그라디언트 코일들 중 대응하는 그라디언트 코일과 복수의 그라디언트 증폭기들 중 대응하는 그라디언트 증폭기를 결합하는 복수의 버스 바 전도체들을 포함한다. 복수의 버스 바 전도체들은 복수의 자기장 라인들을 따라 연장되는 제1 경로 및 대응하는 그라디언트 코일로부터 자기장의 프린지 영역까지 실질적으로 직선 방향을 따라 연장되는 제2 경로 중 적어도 하나를 따라 배치된다. 또한, 본 방법은 복수의 버스 바 전도체들에 대한 로렌츠 힘의 효과가 최소화되도록 복수의 버스 바 전도체들을 통해 전류를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 개시의 이들 및 다른 특징들, 양태들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하의 상세한 설명을 판독할 때에 보다 더 명확히 이해될 수 있으며, 이들 도면의 전반에 걸쳐서 동일한 문자들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 종래의 자기 공명 영상 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템의 개략도이다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 버스 바 전도체의 예시적인 실시예이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템의 개략도이다.
도 7은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템의 개략도이다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 버스 바 전도체의 예시적인 실시예이다.
도 9는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템의 예시적인 실시예이다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어들은 본 명세서가 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 용어들은 임의의 순서, 수량 또는 중요성을 나타내는 것은 아니지만, 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는데 사용된다. 또한, 단수 표현은 수량의 제한을 나타내는 것은 아니지만, 참조된 항목들 중 적어도 하나의 존재를 나타낸다. "또는"이라는 용어는 포괄적이고 의미가 있는 열거된 항목들 중 하나, 일부 또는 전부를 의미한다. 본 명세서에서 "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는" 및 그 변형들은 그 이후에 열거된 항목들 및 그 등가물들 뿐만 아니라 추가의 항목들을 포함하는 것을 의미한다. "연결된" 및 "결합된"이라는 용어들은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합에 국한되지 않고, 전기 연결 또는 직접 또는 간접 결합을 포함할 수 있다. 또한, "회로", "회로부" 및 "제어기"와 같은 용어들은 능동 및/또는 수동 중 하나인 단일 구성 요소 또는 복수의 구성 요소들 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 설명된 기능을 제공하도록 연결되거나 다르게 함께 결합될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이 동작 가능하게 결합되는 용어는 유선 결합, 무선 결합, 전기 결합, 자기 결합, 무선 통신, 소프트웨어 기반 통신, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 예시적인 자기 공명 영상 시스템, 이 자기 공명 영상 시스템의 설치 방법 및 자기 공명 영상 시스템의 동작 방법의 다양한 실시예들이 개시된다. 구체적으로, 삽입 그라디언트 코일 자기 공명 영상 시스템에서의 버스 바 배열이 개시된다.
지금부터 도면으로 돌아가서 도 1을 참조하면, 종래의 자기 공명 영상 시스템(100)의 개략도가 도시된다. 종래의 MRI 시스템(100)은 자석 코어(102) 및 복수의 그라디언트 코일들(104)을 갖는 MRI 스캐너(101)를 포함한다. 자석 코어(102)는 복수의 자기장 라인들을 갖는 자기장을 발생시키도록 구성된다.
MRI 시스템(100)은 복수의 그라디언트 증폭기들(108)을 더 포함한다. 그라디언트 코일들(104) 각각은 복수 버스 바 전도체들(106)을 통해 대응하는 그라디언트 증폭기(108)에 동작 가능하게 결합된다. 참조 번호 114는 그라디언트 증폭기들(108)로부터 그라디언트 코일들(104)로 전송된 전류 내의 임의의 노이즈를 필터링하도록 구성된 필터를 나타낸다. 복수의 버스 바 전도체들(106)은 지지 구조체(110)를 사용하여 함께 홀딩된다. 버스 바 전도체들(106)의 그라디언트 코일 단부(112)는 자석 코어의 플랜지에 견고하게 고정된다.
MRI 시스템(100)에서, 그라디언트 코일들(104)은 자석 코어(102)보다 훨씬 짧은 길이를 가질 수 있다. 이러한 시나리오에서, 버스 바 전도체들(106)은 그라디언트 코일들(104)에 연결되도록 자석 코어(102) 내로 상당히 연장될 필요가 있다. 따라서, 버스 바 전도체들(106)은 강한 자기장의 영향을 받는 영역에 배치된다. 또한, 버스 바 전도체들(106)은 버스 바 전도체들(106)에 흐르는 전류의 방향이 자기장 라인들과 평행하지 않도록 하는 방식으로 배치된다. 또한, 버스 바 전도체들(106)은 버스 바 전도체들(106)의 길이에 대해 강한 자기장의 영향을 받는 영역에 배치된다. 따라서, 버스 바 전도체들(106)에 작용하는 로렌츠 힘은 상당히 높다. 따라서, MRI 시스템(100)은 과도한 진동을 받게 된다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 자기 공명 영상 시스템(200)의 개략도가 도시된다. 자기 공명 영상(MRI) 시스템(200)은 환자를 수용하고 스캔하도록 구성되는 MRI 스캐너(202)를 포함한다.
MRI 스캐너(202)는 자석 코어(204) 및 복수의 그라디언트 코일들(206)을 포함한다. 자석 코어(204)는 복수의 자기장 라인들을 갖는 자기장을 발생시키도록 구성된다. 자기장은 방사형 자기장 성분 및 축 방향 자기장 성분을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 '자기장'이라는 용어는 방사형 자기장 성분과 축 방향 자기장 성분의 벡터 합의 절대 값을 지칭하는데 사용될 수 있다. 복수의 그라디언트 코일들(206)은 자석 코어(204)를 따라 배치된다. 그라디언트 코일들(206)은 고성능 삽입 그라디언트 코일들이다. 그라디언트 코일들(206)은 자석 코어(204)보다 짧은 길이를 갖는다. 일 실시예에서, 그라디언트 코일(206)은 자석 코어(204)보다 약 30 센티미터 내지 약 80 센티미터 더 짧다.
그라디언트 코일들(206)은 X축 코일(220), Y축 코일(222), 및 Z축 코일(224)을 포함한다. 또한, MRI 시스템(200)은 복수의 그라디언트 증폭기들(210)을 포함한다. 일 실시예에서, 그라디언트 증폭기들(210)은 X축 증폭기(214), Y축 증폭기(216) 및 Z축 증폭기(218)를 포함한다.
도시된 실시예에서, MRI 스캐너(202)는 제1 위치(201)에 위치되고, 그라디언트 증폭기들(210)은 제2 위치(203)에 배치된다. 제1 위치(201)는 스캔 룸(scan room)이고 제2 위치(203)는 장비실(equipment room)이다. 제1 위치(201)와 제2 위치(203)는 관통 벽(205)에 의해 서로 분리되어 있다. 또한, 관통 벽(205) 상에는 필터(212)가 배치되어 있다. 필터(212)는 그라디언트 증폭기들(210)로부터 그라디언트 코일들(206)로 전송된 전류 내의 임의의 노이즈를 필터링하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용되는 "노이즈" 용어는 전류 내의 임의의 비균일성을 나타내기 위해 사용될 수 있다.
구체적으로, X축 증폭기(214), Y축 증폭기(216) 및 Z축 증폭기(218)에는 각각 X축 코일(220), Y축 코일(222) 및 Z축 코일(224)이 결합된다. 하나의 비제한적인 예에서, 각각의 그라디언트 코일(206)에 대응하는 그라디언트 증폭기(210)는 그라디언트 코일들(206)로 전송되는 전류를 제어한다. 전류는 그라디언트 증폭기들(210)로부터 복수의 버스 바 전도체들(208)을 거쳐서 대응하는 그라디언트 코일들(206)로 전송된다. 특히, 그라디언트 코일들(206) 각각은 적어도 2 개의 버스 바 전도체들(208)을 통해 대응하는 그라디언트 증폭기들(210)에 결합된다. 버스 바 전도체들(208) 중 하나는 양극 단자에 결합되고 다른 버스 바 전도체(208)는 음극 단자에 결합된다. 일 실시예에서, 각각의 버스 바 전도체들(208)은 구리로 제조된다. 그라디언트 코일들(206)로 전송된 전류는 MRI 스캐너(202)에서 원하는 그라디언트를 갖는 자기장을 생성하는 것을 돕는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 버스 바 전도체들(208)은, 버스 바 전도체들(208)을 통한 전류 전송의 방향이 자기장 라인들에 평행하도록, 제1 경로를 따라 배치된다. 다른 실시예에서, 복수의 버스 바 전도체들(208)은 제2 경로를 따라 배치되어, 제2 경로는 대응하는 그라디언트 코일(206)로부터 자기장의 프린지 영역까지 실질적으로 직선 방향을 따라 연장된다. 따라서, 버스 바 전도체들(208)은 최소한도의 로렌츠 힘을 받게 된다. 로렌츠 힘의 최소화의 결과로서, MRI 시스템(200)에서의 진동은 상당히 감소된다. 제1 경로 및 제2 경로에 관한 상세한 설명은 후속하는 도면들을 참조하여 보다 상세히 논의된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 자기 공명 영상 시스템(200)의 개략도이다. MRI 시스템(200)은 자석 코어(204) 및 복수의 그라디언트 코일들(206)을 포함한다. 그라디언트 코일들(206) 각각은 양극 단자(304) 및 음극 단자(306)를 포함한다. 자석 코어(204)는 복수의 자기장 라인들(308)을 갖는 자기장(307)을 생성하도록 구성된다.
참조 번호 310은 자석 코어(204)의 중심으로부터 자기장이 계산되는 위치까지의 방사상 거리를 미터 단위로 나타내는 수직축[r(m)]을 나타낸다. 특히, 자기장 라인들(308)은 자석 코어(204)의 중심으로부터 약 0.2 미터 내지 약 1.05 미터의 방사상 거리의 범위에 걸쳐 연장된다. 참조 번호 312는 자석 코어(204)의 중심으로부터 자기장이 계산되는 위치까지의 축 방향 거리를 미터 단위로 나타내는 수평축[z(m)]을 나타낸다.
참조 번호 314 및 316은 제1 경로들을 나타낸다. 특히, 참조 번호 314는 양극 단자(304)로부터 자석 코어(204)까지의 제1 경로를 나타낸다. 또한, 참조 번호 316은 음극 단자(306)로부터 자석 코어(204)까지의 제1 경로를 나타낸다. 제1 경로들(314, 316)은 자석 코어(204)의 위치 및 자기장 라인들(308)의 대응 패턴에 기초하여 결정된다.
제1 경로들(314, 316)의 형상은 임의의 전류 운반 버스 바 전도체가 제1 경로들(314, 316)을 따라 위치되는 경우, 버스 바 전도체에 흐르는 전류의 전송 방향이 자기장 라인들(308)에 평행하도록 정해진다. 도면에 도시된 실시예에서, 전류 전송의 방향은 참조 번호 318, 320으로 표시된다. 구체적으로, 참조 번호 318은 제1 경로(316)를 따른 전류 전송의 방향을 나타내고, 참조 번호 320은 제1 경로(314)를 따른 전류 전송의 방향을 나타낸다. 특히, 제1 경로들(314, 316)을 따른 버스 바 전도체 상의 임의의 지점에서의 전류의 방향은 자기장 라인들(308)에 평행하게 된다. 제1 경로들을 따른 버스 바 전도체들의 배열은 버스 바 전도체들에 대한 로렌츠 힘의 효과의 최소화를 촉진시킨다.
이제 도 4를 참조하면, 다른 예시적인 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템(400)의 개략도가 도시된다. 그라디언트 코일(206)은 X축 코일(220), Y축 코일(222) 및 Z축 코일(224)을 포함한다. X축 코일(220), Y축 코일(222) 및 Z축 코일(224) 각각은 양극 단자 및 음극 단자를 포함한다. 그라디언트 증폭기들(210)은 X축 증폭기(214), Y축 증폭기(216) 및 Z축 증폭기(218)를 포함한다. X축 코일(220), Y축 코일(222) 및 Z축 코일(224)은 X축 증폭기(214), Y축 증폭기(216) 및 Z축 증폭기(218)에 각각 결합된다. 그라디언트 코일들(206)은 복수의 버스 바 전도체들(402)을 통해 그라디언트 증폭기들(210)에 동작 가능하게 결합된다. X축 코일(220), Y축 코일(222) 및 Z축 코일(224) 각각은 2 개의 버스 바 전도체들(402)을 통해 대응하는 그라디언트 증폭기(210)에 결합된다. 따라서, 그라디언트 코일들(206)은 6 개의 버스 바 전도체들(402)을 통해 대응하는 그라디언트 증폭기들(210)에 결합된다. 또한, MRI 시스템(400)은 그라디언트 증폭기들(210)로부터 그라디언트 코일들(206)로 전송되는 전류 내의 임의의 노이즈를 필터링하도록 구성된 필터(212)를 포함한다.
도시된 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)은 2 개의 파트들(404, 406)을 갖는다. 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)는 자석 코어(204)에 의해 발생된 자기장의 영향을 받는 영역에 배치된다. 버스 바 전도체들(402)의 파트(406)는 자석 코어(204)에 의해 발생된 자기장의 영향을 거의 받지 않는 영역에 배치된다. 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)는 그라디언트 코일들(206)의 양극 단자 및 음극 단자로부터 자석 코어(204)의 서비스 단부 플랜지(408)까지 연장된다. 또한, 버스 바 전도체들(402)의 파트(406)는 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)의 (서비스 단부 플랜지(408)에 인접한) 일 단부로부터 그라디언트 증폭기들(210)까지 연장된다. 특히, 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)는 그라디언트 코일들(206)의 양극 단자 및 음극 단자에 결합되고, 버스 바 전도체들(402)의 파트(406)는 그라디언트 증폭기들(210)에 결합된다.
버스 바 전도체들(402)의 파트(404)는 (도 3의 제1 경로(314, 316)와 유사한) 제1 경로를 따라 배치되어 버스 바 전도체들(402)에 대한 로렌츠 힘의 효과를 감소시킨다. 일 실시예에서, 제1 경로를 따라 배치된 파트(404)에 작용하는 로렌츠 힘은 거의 제로이다. 도시된 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)는 곡선 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)의 형상은 자기장 라인들에 따라 변화될 수 있다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 버스 바 전도체들(402)의 예시적인 실시예이다. 특히, 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)가 도시되어 있다. 예시된 실시예에서, 2 개의 버스 바 전도체들(402)이 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)의 수는 그 응용에 따라 변화될 수 있다.
일 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)은 가요성 전도체들이다. 그러한 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)은 구리로 제조된 헤비-듀티(heavy-duty) 케이블로부터 소정의 길이로 절단된다. 또한, 지지 구조체(506)는 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)에 결합되어 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)를 지지한다. 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)는 고정 유닛(508)을 통해 지지 구조체(506)에 결합된다. 일 실시예에서, 지지 구조체(506)는 절연 재료로 만들어진다. 절연 재료는 유리, 플라스틱, 중합체, 목재 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 절연 재료는 도시된 바와 같이 상기 영역의 형상을 취하도록 구성되고, 버스 바 전도체들(402) 사이에 위치된다.
도시된 실시예에서, 구체적으로 지지 구조체(506)는 복수의 홈들(512)을 포함한다. 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)는 대응하는 홈들(512)에 배치되어 고정 유닛(508)을 사용하여 홈들(512)에 고정된다. 고정 유닛(508)은 하나의 예로 테이프를 포함할 수 있다. 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)의 제1 단부(514)는 그라디언트 코일의 도 3의 양극 단자(304)와 같은 양극 단자 및 음극 단자(306)와 같은 음극 단자에 볼트(510)를 사용하여 결합된다. 버스 바 전도체들(402)의 파트(404)의 다른 단부(516)는 도 2의 그라디언트 증폭기(210)와 같은 그라디언트 증폭기에 결합된 버스 바 전도체들의 파트(406)에 결합된다. 또 다른 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)은 강성 전도체들이다. 이러한 실시예에서, 버스 바 전도체들(402)은 구리 스트립을 롤링하거나 커팅함으로써 만들어진다.
도 6은 자기 공명 영상 시스템(600)의 다른 실시예의 개략도이다. MRI 시스템(600)은 자석 코어(204) 및 그라디언트 코일들(206)을 포함한다. 그라디언트 코일(206)은 양극 단자(304) 및 음극 단자(306)를 포함한다. 자석 코어(204)는 도 3의 자기장(307)과 같은 자기장을 발생시키도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 자기장의 방사성 성분을 나타낸다. 도시된 실시예에서, 자기장에 의해 영향을 받는 영역은 제1 영역(602), 제2 영역(604) 및 제3 영역(606)을 갖는다. 제1 영역(602)은 강한 방사형 자기장에 의해 영향을 받는다. 제2 영역(604)은 제1 영역(602)의 방사형 자기장과 비교하여 감소된 세기를 갖는 방사형 자기장에 의해 영향을 받는다. 제3 영역(606)은 자기장의 프린지 영역으로 지칭된다. 용어 "제3 영역" 및 "자기장의 프린지 영역"은 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 제3 영역(606)에 대응하는 방사형 자기장 세기는 제1 영역(602) 및 제2 영역(604)에 대응하는 방사형 자기장 세기보다 작다.
참조 번호 603은 자석 코어(204)의 중심으로부터 자기장이 계산되는 위치까지의 방사상 거리를 미터 단위로 나타내는 수직축[r(m)]을 나타낸다. 참조 번호 605는 자석 코어(204)의 중심으로부터 자기장이 계산되는 위치까지의 축 방향 거리를 미터 단위로 나타내는 수평축[z(m)]을 나타낸다. 또한, 참조 번호 612는 테슬라(Tesla)의 방사형 자기장을 나타내는 스케일 바(scale-bar)를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 복수의 버스 바 전도체들은 그라디언트 코일(206)을 대응하는 그라디언트 증폭기에 동작 가능하게 결합하도록 구성된다. 도 6의 실시예에서, 버스 바 전도체들은 제2 경로들(608, 610)을 따라 배치된다. 제2 경로(608)는 양극 단자(304)로부터 연장되고, 제2 경로(610)는 음극 단자(306)로부터 연장된다. 구체적으로, 제2 경로들(608, 610) 각각은 대응하는 그라디언트 코일(206)로부터 자기장(307)의 프린지 영역(606)까지 실질적으로 직선 방향을 따라 연장한다. 제2 경로들(608, 610)의 각각은 그라디언트 코일(206)로부터 자기장(307)의 프린지 영역(606)까지의 최단 거리 경로를 나타낸다. 일 실시예에서, 제2 경로들(608, 610) 각각은 자석 코어(204)의 축 방향을 따라 실질적으로 일직선으로 연장된다. 도시된 실시예에서, 제2 경로들(608, 610)이 그라디언트 코일(206)로부터 자기장(307)의 프린지 영역(606)까지의 최단 거리를 나타내기 때문에 제2 경로들(608, 610)을 따라 배치된 버스 바 전도체들에 작용하는 로렌츠 힘은 최소화된다. 일 실시예에서, 버스 바 전도체들에 작용하는 로렌츠 힘은 종래의 삽입 그라디언트 코일 MRI 시스템에서의 로렌츠 힘과 비교할 때 약 30 % 내지 약 90 % 까지 감소될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템(700)이 도시되어 있다. 특히, 도 7은 도 6의 제2 경로(608, 610)와 같은 제2 경로를 따라 배치된 버스 바 전도체들(702)을 나타낸다. MRI 시스템(700)은 자석 코어(204) 및 복수의 그라디언트 코일들(206)을 갖는 MRI 스캐너(202)를 포함한다. 그라디언트 코일들(206)은 복수의 버스 바 전도체들(702)을 통해 그라디언트 증폭기들(210)에 동작 가능하게 결합된다. 버스 바 전도체들(702)은 편평한 형상을 갖는다. 또한, MRI 시스템(700)은 그라디언트 증폭기들(210)로부터 그라디언트 코일들(206)로 전송되는 전류 내의 임의의 노이즈를 필터링하도록 구성된 필터(212)를 포함한다.
버스 바 전도체들(702)은 버스 바 전도체들(702)의 길이를 따라 2 개의 파트(704, 706)를 갖는다. 버스 바 전도체들(702)의 파트(704)는 자석 코어(204)에 의해 발생된 자기장의 영향을 받는 영역에 배치된다. 버스 바 전도체들(702)의 파트(706)는 자석 코어(204)에 의해 발생된 자기장의 영향을 거의 받지않는 영역에 배치된다. 버스 바 전도체들(702)의 파트(704)는 그라디언트 코일들(206)의 양극 단자 및 음극 단자로부터 자기장의 프린지 영역까지 최단 거리 경로를 통해 연장된다. 특히, 버스 바 전도체들(702)의 파트(704)는 대응하는 그라디언트 코일(206)로부터 자기장의 프린지 영역까지 실질적으로 직선 방향을 따라 연장되는 제2 경로를 나타낸다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 버스 바 전도체들(702)의 예시적인 실시예이다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 버스 바 전도체들(702)은 3/0 AWG 구리 케이블로 제조될 수 있다. 도시된 실시예에서, 한 세트의 버스 바 전도체들(702)이 도시되어 있다. 특히, 한 세트의 버스 바 전도체들(702)의 파트(704)(도 7에 도시됨)가 도시된다. 버스 바 전도체들(702)의 파트(704)는 고정 유닛, 예컨대 복수의 황동 볼트(804)에 의해 함께 볼트 체결된 2 개의 패널들(802) 사이에 홀딩된다. 또한, 스트립(806)은 테이프(808)와 같은 고정 유닛을 사용하여 2 개의 패널들(802)에 고정된다. 스트립(806) 및 패널들(802)은 폴리메틸 메타크릴레이트 재료의 투명 플라스틱 또는 유사한 아크릴 또는 아크릴 유리 또는 아크릴 플라스틱(예를 들어, PlexiglasTM)(이들로 한정되는 것은 아님)과 같은 절연 재료로 제조될 수 있다.
버스 바 전도체들(702)의 2 개의 단자들(810)은 크림프 러그(crimp lug)에 결합된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "크림프 러그"는 금속성 단부 피스를 지칭한다. 일 실시예에서, 2 개의 단자들(810)은 5.0 cm의 거리만큼 이격되어 있다. 2 개의 단자들(810)은 그라디언트 코일의 양극 단자 및 음극 단자에 추가로 결합된다. 다른 실시예에서, 버스 바 전도체들(702)의 파트(704)는 3 피트 길이이다. 또 다른 실시예에서, 2 개의 버스 바 전도체들(702) 사이(중앙에서 중앙까지)의 측 방향 갭은 약 35mm이다.
도 9는 도 8의 예시적인 실시예에 따른 자기 공명 영상 시스템(700)의 예시적인 실시예이다. MRI 시스템(700)은 버스 바 전도체들(702)을 홀딩하기 위한 강체 알루미늄 프레임(902)을 더 포함한다. 구체적으로, 강체 알루미늄 프레임(902)은 고체 플라스틱 블록(904) 및 볼트(906)를 사용하여 버스 바 전도체들(702)에 결합된다. 도시된 실시예에서, 강체 알루미늄 프레임(902)은 직사각형 구조체이다. 강체 알루미늄 프레임(902)은 또한 고정 유닛을 통해 자석 코어의 서비스 단부 플랜지(408)에 결합된다.
본 명세서에 설명된 실시예들에 따른 자기 공명 영상 시스템의 버스 바 전도체들은 버스 바 전도체들 상의 로렌츠 힘이 최소화되는 방식으로 배치된다. 로렌츠 힘의 감소로 인하여 버스 바 전도체들 및 MRI 시스템의 다른 구성 요소들의 진동이 최소화된다. 따라서, MRI 스캐너와 관련된 임의의 하드웨어의 기계적 흔들림은 감소된다. 또한, 예시적인 MRI 시스템에서 음향 노이즈는 최소화된다. 이러한 버스 바 전도체들의 배열은 간헐적 금속간 접촉을 감소시켜서 전기 방전의 발생을 감소시킨다. 그 결과, 화이트 픽셀 아티팩트가 크게 감소하게 된다. 따라서, MRI 시스템을 사용하여 양호한 품질의 영상이 획득된다.
본 발명은 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있고 그 구성 요소가 등가물로 대체될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응시키도록 많은 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려된 최상의 모드로서 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위 내에 있는 모든 실시예들을 포함할 것이다.

Claims (18)

  1. 자기 공명 영상 시스템으로서,
    복수의 자기장 라인들을 포함하는 자기장을 발생시키는 자석 코어;
    상기 자석 코어를 따라 배치된 복수의 그라디언트(gradient) 코일들;
    복수의 그라디언트 증폭기들; 및
    상기 복수의 그라디언트 코일들 중 대응하는 그라디언트 코일을 상기 복수의 그라디언트 증폭기들 중 대응하는 그라디언트 증폭기에 각각 연결하는 복수의 버스 바(bus bar) 전도체들로서, 상기 복수의 버스 바 전도체들은 상기 대응하는 그라디언트 코일로부터 자기장의 프린지(fringe) 영역까지 방사 방향-축 방향 평면에서 상기 복수의 자기장 라인들을 따라 연장되는 경로를 따라 배치되는 것인, 복수의 버스 바 전도체들
    을 포함하는 자기 공명 영상 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 버스 바 전도체들을 지지하기 위해, 상기 복수의 버스 바 전도체들에 결합된 지지 구조체를 더 포함하는 자기 공명 영상 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 버스 바 전도체들을 상기 지지 구조체에 고정하는 고정 유닛을 더 포함하는 자기 공명 영상 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 복수의 버스 바 전도체들 중 적어도 하나는 구리 스트립을 포함하는 것인 자기 공명 영상 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 지지 구조체는 절연 재료를 포함하는 것인 자기 공명 영상 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 절연 재료는 유리, 플라스틱, 중합체, 목재 또는 이들의 조합물을 포함하는 것인 자기 공명 영상 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 버스 바 전도체들 중 적어도 하나는 곡선 형상을 갖는 것인 자기 공명 영상 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 버스 바 전도체들 중 적어도 하나는 편평한 형상을 갖는 것인 자기 공명 영상 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 경로를 따라 배치된 상기 복수의 버스 바 전도체들은 로렌츠 힘의 효과를 최소화하도록 구성되고,
    상기 로렌츠 힘의 효과는 로렌츠 힘에 의한 버스 바 전도체의 진동 또는 방전의 발생을 포함하는 것인 자기 공명 영상 시스템.
  10. 자기 공명 영상 시스템을 설치하는 방법으로서,
    복수의 그라디언트 코일들 중 대응하는 그라디언트 코일을 복수의 그라디언트 증폭기들 중 대응하는 그라디언트 증폭기에 각각 연결하도록 복수의 버스 바 전도체들을 이용하는 단계로서, 상기 복수의 그라디언트 코일들은 복수의 자기장 라인들을 포함하는 자기장을 발생시키도록 구성되는 자석 코어를 따라 배치되는 것인, 복수의 버스 바 전도체들을 이용하는 단계; 및
    상기 대응하는 그라디언트 코일로부터 자기장의 프린지 영역까지 방사 방향-축 방향 평면에서 상기 복수의 자기장 라인들을 따라 연장되는 경로를 따라 상기 복수의 버스 바 전도체들을 배치하는 단계
    를 포함하는 자기 공명 영상 시스템의 설치 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 버스 바 전도체들에 지지 구조체를 결합하는 단계를 더 포함하는 자기 공명 영상 시스템의 설치 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 버스 바 전도체들을 고정 유닛을 통해 상기 지지 구조체에 결합하는 단계를 더 포함하는 자기 공명 영상 시스템의 설치 방법.
  13. 자기 공명 영상 시스템의 동작 방법으로서,
    자석 코어를 사용하여 복수의 자기장 라인들을 포함하는 자기장을 발생시키는 단계로서, 상기 자기 공명 영상 시스템은,
    상기 자석 코어를 따라 배치된 복수의 그라디언트 코일들,
    복수의 그라디언트 증폭기들, 및
    상기 복수의 그라디언트 코일들 중 대응하는 그라디언트 코일을 상기 복수의 그라디언트 증폭기들 중 대응하는 그라디언트 증폭기에 각각 연결하는 복수의 버스 바 전도체들로서, 상기 복수의 버스 바 전도체들은 상기 대응하는 그라디언트 코일로부터 자기장의 프린지 영역까지 방사 방향-축 방향 평면에서 상기 복수의 자기장 라인들을 따라 연장되는 경로를 따라 배치되는 것인, 복수의 버스 바 전도체들
    을 포함하는 것인, 자기장을 발생시키는 단계; 및
    상기 복수의 버스 바 전도체들에 대한 로렌츠 힘의 효과가 최소화되도록 상기 복수의 버스 바 전도체들을 거쳐 전류를 전송하는 단계
    를 포함하고, 상기 로렌츠 힘의 효과는 로렌츠 힘에 의한 버스 바 전도체의 진동 또는 방전의 발생을 포함하는 것인, 자기 공명 영상 시스템의 동작 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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